Химия и Химики № 5 2010. Муравьи и кислота. Ants and formic acid

Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter

Практически все виды муравьев содержат органическую кислоту, которую так и называют муравьиной. Муравьи беззастенчиво используют кислоту в качестве химического оружия: как с целью самообороны, так и для охоты на других насекомых. В одних случаях они впрыскивают муравьиную кислоту в тело жертвы ("жалят"), в других - брызгаются струйками кислоты, чтобы отпугнуть врага.

Например, излюбленной добычей муравьев является термиты. Термиты слепы, большинство термитов имеет сравнительно мягкий панцирь. Не удивительно, что некоторые виды муравьев практикуют систематические набеги на термитники (жилища термитов). Но не все термиты так беззащитны. Есть термиты-солдаты, специально предназначенные для обороны собратьев. Одни солдаты облачены в прочный панцирь и имеют мощные челюсти, другие выбрызгивают во врагов клейкую жидкость.

Справиться с термитами-солдатами не так-то просто: их не удается ужалить через панцирь. Один из видов муравьев нашел оригинальный выход: они жалят термитов-солдат, в единственное уязвимое место - через рот, когда термиты готовятся обрушить свои челюсти на неприятеля. Кроме муравьев муравьиную кислоту используют также другие насекомые, и не только насекомые. Например, листья и стебли крапивы покрыты тонкими твердыми волосками, внутри которых содержится муравьиная кислота. Эти волоски протыкают кожу и ломаются, выделяя кислоту.

Муравьиная кислота HCOOH - самая простая из всех карбоновых кислот. Карбоновыми называют органические кислоты, которые содержат карбоксильную группу -COOH, связанную с органическим радикалом -R. Например, в уксусной кислоте CH₃COOH с карбоксильной группой связан радикал метил -CH₃, в пропионовой CH₃CH₂COOH - радикал этил -C₂H₅ и т.д. Не трудно заметить, что в молекуле муравьиной кислоты вместо органического радикала содержится атом водорода: H-COOH.

Если между атомом водорода и карбоксильной группой мысленно вставить группу -CH₂- из муравьиной кислоты мы получим уксусную: H-CH₂-COOH, потом пропионовую H-CH₂-CH₂-COOH и т.д. В результате мы будем иметь целый ряд карбоновых кислот H-(CH₂)_n-COOH. Теперь перейдем от теории к практике.

Муравьиная кислота - бесцветная жидкость с довольно резким запахом, ядовита. При попадании на кожу вызывает болезненные ожоги. Муравьиная кислота - кислота средней силы: она сильнее уксусной, но гораздо слабее соляной.

Название муравьиной кислоты возникло не случайно: эта кислота впервые была выделена в 1671 году из рыжих лесных муравьев английским натуралистом Джоном Рэйем. Раньше муравьиную кислоту получали довольно варварским методом - обработкой муравьев паром. Теперь для этих целей используют другие способы. Основным из них является реакция угарного газа и едкого натра при повышенной температуре и давлении.

NaOH + CO => HCOONa

В результате получается формиат натрия (натриевая соль муравьиной кислоты) HCOONa, которую обрабатывают серной кислотой. Образовавшуюся муравьиную кислоту отгоняют при пониженном давлении.

2HCOONa + H₂SO₄ => 2HCOOH + Na₂SO₄

Муравьиная кислота широко используется в химической промышленности. Раньше она активно применялась для лечения, причем довольно оригинальным способом. Например, люди, которые страдали радикулитом или артритом, разворашивали муравейник, и некоторое время терпеливо сносили укусы его обитателей. С такой же целью использовали и крапиву. До сих пор в качестве растирания используют муравьиный спирт - 1 % раствор муравьиной кислоты в этиловом спирте.

Было замечено, что вороны иногда садятся на муравейник и умышленно тревожат его обитателей, чтобы те разозлились и обрызгали птицу муравьиной кислотой. Таким способом вороны борются с паразитами.

Доказать, что муравьи содержат кислоту довольно легко. Для этого мы взяли полоску универсальной индикаторной бумажки, слегка смочили ее водой и положили возле главного входа в муравейник. На практике оказалось, что муравьи заинтересовались бумажкой только через несколько минут: именно столько пришлось ждать, пока бумажка станет розовой. Зато не прошло и полминуты, как разозленные муравьи уже вовсю ползали по экспериментатору и фотоаппарату, пытаясь доказать, что у них есть муравьиная кислота, немного другим способом...

Если порозовевшую бумажку вынуть из муравейника, кислота скоро испарится и эксперимент можно провести снова.

Смотреть Видео (60 Мб, .avi )

Муравьи вырабатывают метановую кислоту, которая имеет тривиальное название "муравьиная кислота". Убедиться в этом можно, поместив универсальную индикаторную бумажку в муравейник, что уже было описано в журнале [ссылка]. Тогда я поместил влажную индикаторную бумажку в муравейник, стараясь не беспокоить его обитателей. Для того чтобы кислотно-основный индикатор поменял цвет с желтого на розовый, понадобилось несколько минут.

В показанном ниже эксперименте решил немного ускорить этот процесс. Положил бумажку на муравейник, в место скопления муравьев, и стал "тормошить" их ладонью. На тех муравьев, которые проползали по индикаторной бумажке, слегка надавливал пальцами (так, чтобы не принести им вред). Муравьи стали "брызгаться" кислотой и на бумажке быстро появились розовые пятна. Вскоре бОльшая часть бумажки стала розовой. Осталось только стряхнуть муравьев и поднести бумажку к цветной шкале для сравнения.

Пальцы после контакта с муравьями также оставляли розовые следы при соприкосновении с универсальной индикаторной бумажкой.

Яркое солнце мешало съемке - было трудно различить цвет бумажки и его изменение, поэтому место съемки пришлось затенять.

Watch the video / Смотреть Видео (223 Мб, .avi )