Acide méthanoïque

Acide méthanoïque
Général
Nom IUPAC
Synonymes	Acide formique Acide hydroxycarboxylique
N CAS	64-18-6
N EINECS	200-579-1
PubChem	284
N E	E236
FEMA	2487
SMILES
InChI
Apparence	liquide incolore, fumant, d'odeur âcre
Propriétés chimiques
Formule brute	CH2O2
Masse molaire	46,0254 ± 0,0015 g·mol
pKa	3,751 (25 °C)
Moment dipolaire	1,425 ± 0,002 D
Diamètre moléculaire	0,381 nm
Propriétés physiques
T° fusion	8,3 °C
T° ébullition	101 °C
Solubilité	1 000 g·l (eau, 25 °C), miscible avec l'éthanol, l'acétone et l'éther
Masse volumique	1,22 à 25 °C
T° d’auto-inflammation	520 °C
Point d’éclair	69 °C
Limites d’explosivité dans l’air	14–34 %vol
Pression de vapeur saturante	42,6 mmHg (25 °C)
Viscosité dynamique	1,57.10 Pa.s à 26 °C
Point critique	306,85 °C
Point triple	281,45 K (8,3 °C) 23,6 mbar
Thermochimie
S	248,7 J⋅mol⋅K
S	131,8 J⋅mol⋅K
ΔH	-378,6 kJ⋅mol
ΔH	-425,1 kJ⋅mol
Cp	45,7 J⋅mol⋅K (vapeur) 99,0 J⋅mol⋅K (liquide)
Propriétés électroniques
1 énergie d'ionisation	11,33 ± 0,01 eV (gaz)
Propriétés optiques
Indice de réfraction	${\text{n}}_D^{25}$ 1,3694
Précautions
Directive 67/548/EEC

C

NFPA 704
2 3 0
SIMDUT
B3, E,
SGH
Danger H314,
Inhalation	Les vapeurs concentrées sont corrosives
Ingestion	Toxique, peut provoquer des réactions allergiques. Agent mutagène suspecté
Écotoxicologie
DL	700 mg·kg (souris, oral) 145 mg·kg (souris, i.v.) 940 mg·kg (souris, i.p.)
LogP	-0,54
Seuil de l’odorat	bas : 1,6 ppm haut : 340 ppm
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

L'acide méthanoïque (appelé aussi acide formique) est le plus simple des acides carboxyliques. Sa formule chimique est CH₂O₂ ou HCOOH. Sa base conjuguée est l'ion méthanoate (formiate) de formule HCOO. Il s'agit d'un acide faible qui se présente sous forme de liquide incolore à odeur pénétrante.

Dans la nature on le trouve dans le dard et les piqûres de plusieurs insectes de l'ordre des hyménoptères, comme les abeilles et les fourmis, mais aussi sur les poils qui composent les feuilles de certaines plantes de la famille des urticacées (orties). Son nom vient du mot latin formica qui signifie fourmis, car sa première isolation a été réalisée par distillation de corps de fourmis.

Dès le XV siècle, quelques alchimistes et naturalistes avaient connaissance que certaines fourmis produisaient une vapeur acide. La première personne à avoir décrit l'isolation de cette substance (par distillation d'un grand nombre de cadavres de fourmis) est le naturaliste anglais John Ray en 1671. Sa première synthèse fut faite par le chimiste français Gay-Lussac à partir de l'acide hydrocyanique. En 1855, un autre chimiste français Marcellin Berthelot, développa une méthode de synthèse à partir du monoxyde de carbone, similaire à celle utilisée de nos jours

Propriétés réductrices

Chauffé avec de l'acide sulfurique, l'acide formique se décompose en eau et en monoxyde de carbone, si bien qu'il possède des propriétés réductrices très marquées (réduction des sels d'or, d'argent, de cuivre, etc.). Sous l'action de la seule chaleur, il se décompose vers 160 °C en dihydrogène et en dioxyde de carbone, d'où de nouveau, des propriétés réductrices.

Acide faible

Bien qu'il soit plus ionisé que ses homologues supérieurs d'acides carboxyliques, c'est un acide faible, mais malgré cela il est capable de déplacer l'acide nitrique de ses sels. Si l'on ajoute de l'acide formique à un mélange de nitrate de potassium et de brucine, le mélange est instantanément porté au rouge. Il ne donne ni halogénure d'acyle ni anhydride d'acide.

En chauffant en tube scellé de la potasse et de monoxyde de carbone, Berthelot a fait la synthèse de l'acide formique : CO + KOH → H-CO₂K. La suite du procédé actuellement utilisé dans l'industrie (sous pression de 7 atm. et à 170 °C) est l'hydrolyse du formiate de potassium H-CO₂K par l'acide sulfurique ; le produit obtenu par distillation sous pression réduite contient 80 à 85 % d'acide formique.

L'acide méthanoïque est utilisé dans les industries suivantes : textile (teintures, traitement du cuir), insecticides, laques, solvants, tannage, électroplaquage, fumigènes, alimentation humaine (additif alimentaire E236) . Il sert également à argenter les miroirs.

Il est aussi utilisé en apiculture comme moyen complémentaire de lutte contre le varroa.

Stockage de l'hydrogène

Une recherche de l’Institut Leibniz de catalyse de Rostock a montré qu'il peut être utilisé pour le stockage de dihydrogène pour alimenter en combustible une pile à combustible (PAC).

En 2006, une équipe de recherche de l’EPFL (Suisse) a présenté l'utilisation de l'acide formique comme solution de stockage de l’hydrogène. Un système catalytique homogène, basé sur une solution aqueuse de catalyseurs au ruthénium décompose l'acide formique (HCOOH) en dihydrogène H₂ et dioxyde de carbone (CO₂). Le dihydrogène peut être ainsi produit dans une large plage de pression (1 – 600 bars) et la réaction ne génère pas de monoxyde de carbone. Ce système catalytique résout les problèmes des catalyseurs existants pour la décomposition de l'acide formique (faible stabilité, durée de vie des catalyseurs limitée, formation de monoxyde de carbone) et viabilise cette méthode de stockage d'hydrogène. Le coproduit de cette décomposition, le dioxyde de carbone, peut être utilisé dans un deuxième temps pour générer à nouveau de l’acide formique par hydrogénation. L'hydrogénation catalytique du CO₂ a été longuement étudiée et des méthodes efficaces ont été développées. L'acide formique contient 53 g·l d'hydrogène à température et pression ambiante, ce qui est deux fois la capacité de l’hydrogène compressé à 350 bars. Pur, l'acide formique est un liquide inflammable à + 69 °C, ce qui est supérieur à l’essence (-40 °C) ou l'éthanol (+13 °C). Dilué dès 85%, il n'est plus inflammable. L'acide formique dilué est même inscrit sur la liste des additifs alimentaires de l'administration américaine des denrées alimentaires et des médicaments (FDA).