Μεθανάλη

Μεθανάλη
Γενικά
Όνομα IUPAC	Μεθανάλη
Άλλες ονομασίες	Φορμαλδεΰδη
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος	CH2O
Μοριακή μάζα	30,026 amu
Σύντομος; συντακτικός τύπος	HCHO
Αριθμός CAS	50-00-0
SMILES	C=O
InChI	1/CH2O/c1-2/h1H2
Αριθμός EINECS	200-001-8
Αριθμός RTECS	LP8925000
ChemSpider ID	692
Δομή
Διπολική ροπή	2,33 D
Γωνία δεσμού	120°
Μοριακή γεωμετρία	Επίπεδη τριγωνική
Ισομέρεια
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης	−92 °C
Σημείο βρασμού	-21 °C
Πυκνότητα	815 kg/m3 (-20°C)
Διαλυτότητα; στο νερό	550 kg/m3
Τάση ατμών	3890 mmHg (25°C)
Εμφάνιση	Άχρωμο αέριο
Χημικες ιδιότητες
Ελάχιστη θερμοκρασία; ανάφλεξης	-53,2°C
Σημείο αυτανάφλεξης	430 °C
Επικινδυνότητα
	Εύφλεκτη (F); Τοξική (Τ)
Φράσεις κινδύνου	R23/24/25, R34, R40, R43
Φράσεις ασφαλείας	(S1/2), S26, S36/37/39, S45, S51
MSDS	Σύνδεσμος MSDS
Κίνδυνοι κατά; NFPA 704	2 3 2
	Η κατάσταση αναφοράς είναι η πρότυπη κατάσταση (25°C, 1 Atm); εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά

Η μεθανάλη ή φορμαλδεΰδη είναι το πρώτο και απλούστερο μέλος της οικογένειας των αλδεϋδών, με χημικό τύπο CH₂O και σύντομο συντακτικό τύπο HCHO ή H₂CO. Αποτελεί ακόμη το απλούστερο μέλος των «τυπικών» υδατανθράκων (δηλαδή των ενώσεων που έχουν την αναλογία ατόμων υδρογόνου - οξυγόνου 2:1, που έχει και το νερό, αλλά χωρίς να είναι πραγματικοί σάκχαρα) και είναι μια εξαιρετικά χρήσιμη χημική ένωση με πολλές χρήσεις πιο γνωστές από τις οποίες είναι ως συντηρητικό, απολυμαντικό και αντισηπτικό με την εμπορική ονομασία φορμόλη, η οποία είναι υδατικό διάλυμα φορμαλδεΰδης (συνήθως 40%), στο οποίο, όμως, συνυπάρχει σε χημική ισορροπία με την εφυδατωμένη μορφή της, τη μεθανοδιόλη (HOCH₂OH).

Το 2005 η ετήσια παγκόσμια παραγωγή της εκτιμήθηκε σε 23 εκατομμύρια τόννους^[1].

Εξαιτίας της ευρύτατης χρήσης της, τοξικότητας και ευφλεκτότητας, η έκθεση στη μεθανάλη αποτελεί ένα σημαντικό κίνδυνο για την ανθρώπινη υγεία^[2].

[Επεξεργασία] Ιστορία

Η μεθανάλη παράχθηκε τυχαία για πρώτη φορά το 1859 από το Ρώσο χημικό Αλεξάντερ Μιχαήλοβιτς Μποτέλροβ. Στη συνέχεια παρασκευάστηκε από τον Άουγκουστ Βίλχελμ φον Χόφμαν το 1867, ενώ απομονώθηκε και ταυτοποιήθηκε το 1892 από τον Φρίντριχ φον Στράντοβιτς. Για την παραγωγή της μεθανάλης, ο Χόφμαν χρησιμοποίησε μείγμα ατμών μεθανόλης και ατμοσφαιρικού αέρα, το οποίο πέρασε πάνω από ένα σπιράλ λευκόχρυσου ως καταλύτη. Αυτή η μέθοδος, δηλαδή η οξείδωση μεθανόλης με αέρα, χρησιμοποιώντας κάποιο μέταλλο ως καταλύτη, είναι μέχρι σήμερα η βάση για το μεγαλύτερο μέρος της βιομηχανικής παραγωγής μεθανάλης. Εναλλακτικά, όμως, εφαρμόζεται και η καταλυτική οξείδωση μεθανίου, προερχόμενο από το φυσικό αέριο.

Η εμπορική της παραγωγή ξεκίνησε ήδη από τη δεκαετία του 1900 ενώ σήμερα τοποθετείται ανάμεσα στα 25 πρώτα χημικά προϊόντα στις ΗΠΑ. από πλευράς όγκου παραγωγής.

[Επεξεργασία] Φυσική παρουσία

Η μεθανάλη είναι μια ουσία που υπάρχει στο φυσικό περιβάλλον. Σχηματίζεται με φυσιολογικές διεργασίες στην ανώτερη ατμόσφαιρα, αλλά και από ανθρώπινες δραστηριότητες. Εκτιμάται ότι μέχρι και το 10% της συνολικής μεθανάλης στη γήινη ατμόσφαιρα προέρχεται από ανθρωπογενείς δραστηριότητες και το υπόλοιπο από φυσιολογικές. Είναι ένα ενδιάμεσο προϊόν της σταδιακής φωτοχημικής οξείδωσης του ατμοσφαιρικού μεθανίου σε διοξείδιο του άνθρακα. Άλλες πηγές μεθανάλης είναι οι δασικές πυρκαγιές, τα καυσαέρια αυτοκινήτων και ο καπνός των τσιγάρων (και των άλλων μέσων καπνίσματος του καπνού). Διασπάται, όμως, συνεχώς με φωτοχημικές αντιδράσεις (από το ηλιακό φως), αλλά επίσης και με βιοχημικές αντιδράσεις, από βακτήρια του εδάφους και της υδρόσφαιρας. Αποτελεί συστατικό της αιθαλομίχλης. Έχει ανιχνευθεί επίσης στο διάστημα.

Η μεθανάλη, τα ολιγομερή της και η μεθανοδιόλη σπανίως βρίσκονται σε ζωντανούς οργανισμούς. Η μεθανογένεση γίνεται μέσω ισοδύναμης μεθανάλης αλλά αυτό το μονοανθρακικό χημικό είδος καλύπτεται ως μια μεθυλενομάδα στη μεθανοπτερίνη. Η μεθανάλη είναι ο κύριος λόγος της τοξικότητας της μεθανόλης, αφού η τελευταία μεταβολίζεται σε μεθανάλη από την αλκοολική δεϋδρογονάση:

$\mathrm{CH_3OH + NAD \xrightarrow{\alpha \lambda \kappa oo \lambda \iota \kappa \acute{\eta} \; \delta \epsilon \ddot{\upsilon} \delta \rho o \gamma o \nu \acute{\alpha} \sigma \eta} HCHO + NADH_2}$

Ομοίως με τη αιθανάλη, η μεθανάλη φυσιολογικά μεταβολίζεται γρήγορα σε μεθανικό οξύ στο ανθρώπινο σώμα:

$\mathrm{HCHO + NAD + H_2O \xrightarrow{\alpha \lambda \kappa oo \lambda \iota \kappa \acute{\eta} \; \delta \epsilon \ddot{\upsilon} \delta \rho o \gamma o \nu \acute{\alpha} \sigma \eta} HCOOH + NADH_2}$

Μικρές ποσότητες μεθανάλης παράγονται με ατελή καύση μεθανίου.

[Επεξεργασία] Δομή

Δεσμός	τύπος δεσμού	ηλεκτρονική δομή	Μήκος δεσμού	Ιονισμός
Δεσμοί^[3]
C-H	σ	2sp²-1s	107 pm	3% C^- H⁺
C=O	σ	2sp²-2sp²	132 pm	19% C⁺ O^-
	π	2p-2p
Στατιστικό ηλεκτρικό φορτίο^[4]
O	-0,38
H	+0,03
C	+0,32

[Επεξεργασία] Παραγωγή

[Επεξεργασία] Βιομηχανική

Η παραγωγή της μεθανάλης γίνεται σχεδόν αποκλειστικά με καταλυτική οξείδωση της μεθανόλης. Η μεθανόλη που θα χρησιμοποιηθεί πρέπει να είναι υψηλού βαθμού καθαρότητας γιατί οι προσμίξεις δηλητηριάζουν τους καταλύτες. Οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενοι καταλύτες είναι ο άργυρος ή κάποιο οξείδιο μετάλλου, όπως οξείδιο του σιδήρου (FeO) σε μείγμα με βανάδιο και μολυβδαίνιο.

Η μεθανόλη είτε οξειδώνεται με το οξυγόνο του αέρα είτε απλώς συμβαίνει αφυδρογόνωση:

$\mathrm{2CH_3OH + O_2 \xrightarrow{} 2HCHO + 2H_2O}$
ή
$\mathrm{CH_3OH \xrightarrow{} HCHO + H_2}$

Στις βιομηχανικές μονάδες οι δύο παραπάνω αντιδράσεις συμβαίνουν ταυτόχρονα χωρίς μεγάλα έξοδα ενέργειας καθώς η αντίδραση της οξείδωσης παρέχει την απαραίτητη ενέργεια για λάβει χώρα η αντίδραση της αφυδρογόνωσης. Στη συνεχή παραγωγική διαδικασία η θερμοκρασία στον καταλυτικό αντιδραστήρα είναι της τάξεως των 450 – 650°C, αλλά με πολύ μικρό χρόνο παραμονής (~0,01sec). Ο βαθμός μετατροπής σε κάθε πέρασμα φτάνει στο 65% της μεθανόλης ενώ στη συνέχεια το μείγμα διαχωρίζεται, η μεθανόλη που απέμεινε ανακυκλώνεται, ενώ το προϊόν (μεθανάλη και λίγη μεθανόλη) αραιώνεται με νερό για να προκύψει το διάλυμα που προωθείται στο εμπόριο, η γνωστή φορμόλη.^[5]

Εφαρμόζεται επίσης η καταλυτική οξείδωση μεθανίου^[1]:

$\mathrm{CH_4 + O_2 \xrightarrow[Cu]{\triangle} HCHO + H_2O}$

[Επεξεργασία] Εναλλακτικές μέθοδοι

[Επεξεργασία] Με μερική οξείδωση μεθανόλης

Με μερική οξείδωση μεθανόλης, με σχετικά ήπια οξειδωτικά μέσα, όπως το τριοξείδιο του χρωμίου^[6]:

$\mathrm{3CH_3OH + 2CrO_3 \xrightarrow{} HCHO + Cr_2O_3 + 3H_2O}$

[Επεξεργασία] Με έμμεση μερική αναγωγή μεθανικού οξέος

1. Αρχικά το μεθανικό οξύ μετατρέπεται σε μεθανοϋλοχλωρίδιο^[7]:

$\mathrm{HCOOH + SOCl_2 \xrightarrow{} HCOCl + SO_2 \uparrow + HCl}$

2. Το μεθανοϋλοχλωρίδιο ανάγεται καταλυτικά άμεσα προς μεθανάλη:

$\mathrm{HCOCl + H_2 \xrightarrow{Pd} HCHO + HCl}$

[Επεξεργασία] Με οζονόλυση αιθενίου

Με οζονόλυση αιθενίου παράγεται τελικά μεθανάλη^[8]:

$\mathrm{CH_2=CH_2 + \frac{2}{3}O_3 \xrightarrow[H_2O]{Cu} 2HCHO}$

[Επεξεργασία] Με επίδραση υπεριωδικού οξέος σε 1,2-αιθανοδιόλη

Με επίδραση υπεριωδικού οξέος σε 1,2-αιθανοδιόλη παράγεται μεθανάλη^[9]:

$\mathrm{HOCH_2CH_2OH + HIO_4 \xrightarrow{}2HCHO + HIO_3 + H_2O}$

[Επεξεργασία] Με πυρόλυση μεθανικού ασβεστίου

Με πυρόλυση μεθανικού ασβεστίου παράγεται^[10]:

$\mathrm{(HCOO)_2Ca \xrightarrow{\triangle} 2HCHO + CaCO_3 \downarrow}$

[Επεξεργασία] Φυσικές ιδιότητες

Σε κανονικές συνθήκες είναι άχρωμο και εύφλεκτο αέριο, με έντονη αποπνικτική οσμή. Έχει σημείο βρασμού τους -21°C. Είναι εξαιρετικά πολική ένωση (διπολική ροπή: 2,3 Debye) και διαλυτή στο νερό, την ακετόνη, το βενζόλιο και την αιθανόλη.

[Επεξεργασία] Φορμόλη

Κύριο άρθρο φορμόλη

Στο εμπόριο, επειδή είναι σχετικά δύσκολος ο χειρισμός της υπό μορφή αερίου, συνήθως πωλείται ως υδατικό διάλυμα με συγκέντρωση 30 – 40% σε φορμαλδεΰδη, 0,5 – 15% σε μεθανόλη και πιθανά ίχνη διαφόρων μετάλλων ή και αρσενικού, γνωστό με την εμπορική ονομασία φορμόλη. Η μεθανόλη χρησιμοποιείται ως σταθεροποιητής για να εμποδίσει τον αυτοπολυμερισμό της μεθανάλης.

[Επεξεργασία] Χημικές ιδιότητες και παράγωγα

[Επεξεργασία] Αναγωγή προς μεθανόλη

Μπορεί να αναχθεί προς μεθανόλη με τις ακόλουθες μεθόδους^[11]

1. Με λιθιοαργιλιοϋδρίδιο (LiAlH₄):

$\mathrm{4HCHO + LiAlH_4 \xrightarrow{} Li[Al(CH_3O)_4] \xrightarrow{+2H_2O} 4CH_3OH + LiAlO_2}$

2. Με καταλυτική υδρογόνωση:

$\mathrm{HCHO + H_2 \xrightarrow{Ni \; \acute{\eta} \; Pd \; \acute{\eta} \; Pt} CH_3OH }$

[Επεξεργασία] Αναγωγή προς μεθάνιο

Μπορεί να αναχθεί προς μεθάνιο με την μεθόδο Wolff-Kishner^[12]

$\mathrm{HCHO + NH_2NH_2 \xrightarrow{-H_2O} CH_3N=NH \xrightarrow{KOH} CH_4 + N_2 }$

[Επεξεργασία] Οξείδωση προς μεθανικό οξύ

Μπορεί να οξειδωθεί προς μεθανικό οξύ^[13]:

1. Με υπερμαγγανικό κάλιο:

$\mathrm{3HCHO + 2KMnO_4 + H_2SO_4 \xrightarrow{} 3HCOOH + 2MnO_2 + K_2SO_4 + H_2O}$

2. Με τριοξείδιο του χρωμίου:

$\mathrm{3HCHO + 2CrO_3 \xrightarrow{} 3HCOOH + Cr_2O_3}$

3. Με οξυγόνο:

$\mathrm{HCHO + O_2 \xrightarrow{} HCO_3H \xrightarrow{+HCHO} 2HCOOH}$

4. Με αντιδραστήριο Tollens (αμμωνιακό διάλυμα νιτρικού αργύρου):

$\mathrm{HCHO + Ag_2O \xrightarrow{NH_4NO_3} HCOOH + 2Ag \downarrow}$

5. Με αντιδραστήρια Fehling:

$\mathrm{HCHO + CuO \xrightarrow{NH_4NO_3} HCOOH + Cu_2O \downarrow}$

Οι αντιδράσεις 4-5 παρουσιάζονται απλοποιημένες και χρησιμοποιούνται γενικά για την ανίχνευση αλδεϋδομάδας (-CHO).

[Επεξεργασία] Οξειδοαναγωγή Canizzaro

Με επίδραση υδροξειδίου του καλίου γίνεται οξειδοαναγωγή Cannizzaro παράγεται μεθανόλη και μεθανικό κάλιο^[14]:

$\mathrm{2HCHO + KOH \xrightarrow{} CH_3OH + HCOOK}$

[Επεξεργασία] Προσθήκη ύδατος

Με προσθήκη ύδατος σε μεθανάλη παράηεται, σε χημική ισορροπία, η μη απομονώσιμη ασταθής μεθανοδιόλη^[15]:

$\mathrm{HCHO + H_2O \overrightarrow\longleftarrow CH_2(OH)_2 }$

[Επεξεργασία] Προσθήκη αιθανοδιόλης-1,2

Με προσθήκη αιθανοδιόλης-1,2 παράγεται 1,3-διοξολάνιο^[16]:

$\mathrm{HCHO + HOCH_2CH_2OH \xrightarrow{H^+} H_2O + }$

[Επεξεργασία] Προσθήκη αιθανοδιθειόλης-1,2

Με προσθήκη αιθανοδιθειόλης-1,2 παράγεται 1,3-διθειολάνιο^[17]:

$\mathrm{CH_3CHO + HSCH_2CH_2SH \xrightarrow{H^+} H_2O + }$

Το 1,3-διθειολάνιο μπορεί να υποστεί αποθείωση Raney με νικέλιο και υδρογόνο, σχηματίζοντας μεθάνιο και αιθάνιο:

$\mathrm{+ 2Ni + 2H_2 \xrightarrow{\triangle} CH_4 + CH_3CH_3 + 2NiS }$

[Επεξεργασία] Αντιδράσεις με αζωτούχες ενώσεις

Αντιδρά με αρκετά είδη αζωτούχων ενώσεων του γενικού τύπου NH₂A, όπου το A μπορεί να είναι υδρογόνο, αλκύλιο, υδροξύλιο, αμινοξάδα και διάφορα άλλα. Με βάση το γενικό τύπο η γενική αντίδραση είναι η ακόλουθη^[18]:

$\mathrm{HCHO + NH_2A \xrightarrow{} HCH=NA + H_2O}$

Μερικά σχετικά παραδείγματα αμέσως παρακάτω:

1. Με αμμωνία παράγεται μεθανιμίνη. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = H:

$\mathrm{HCHO + NH_3 \xrightarrow{} CH_2=NH + H_2O}$

2. Με πρωτοταγείς αμίνες (RNH₂) παράγεται Ν-αλκυλομεθανιμίνη. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = R:

$\mathrm{HCHO + RNH_2 \xrightarrow{} CH_2=NR + H_2O}$

3. Με υδροξυλαμίνη παράγεται μεθανοξίμη. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = OH:

$\mathrm{HCHO + NH_2OH \xrightarrow{} CH_2=NOH + H_2O}$

4. Με υδραζίνη παράγεται αρχικά μεθανυδραζόνη και με περίσσεια μεθανάλης διμεθυλεναζίνη. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = NH₂:

$\mathrm{HCHO + NH_2NH_2 \xrightarrow{-H_2O} CH_2=NNH_2 \xrightarrow{+HCHO} CH_2=NN=CH_2}$

5. Με φαινυλυδραζίνη παράγεαι 1-μεθυλενο-2-φαινυλυδραζόνη. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = NHPh:

$\mathrm{HCHO + NH_2NHPh \xrightarrow{} CH_2=NNHPh + H_2O}$

6. Με υδραζινομεθαναμίδιο παράγεται (2-μεθυλενυδραζινο)μεθαναμίδιο. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = NHCONH₂:

$\mathrm{HCHO + H_2NNHCONH_2 \xrightarrow{} CH_2=NNHCONH_2 + H_2O}$

[Επεξεργασία] Συμπύκνωση με δευτεροταγείς αμίνες

Με επίδραση δευτεροταγούς αμίνης (RNHR') παράγεται (διαλκυλαμινο)μεθανόλη^[19]:

$\mathrm{HCHO + RNHR\acute{} \xrightarrow{} CH_2(OH)N(R)R \acute{} }$

[Επεξεργασία] Αλδολική συμπύκνωση

Με επίδραση βάσης έχουμε τη λεγόμενη αλδολική συμπύκνωση, η οποία όταν γίνεται με τον εαυτό της, παράγεται υδροξυαιθανάλη^[20]:

$\mathrm{2HCHO \xrightarrow{OH^-} CH_2(OH)CHO }$

[Επεξεργασία] Συμπύκνωση με «ενεργές» μεθυλενομάδες

Με την επίδραση «ενεργών» μεθυλενομάδων, δηλαδή ενώσεων του γενικού τύπου XCH₂Y, όπου X,Y ηλεκτραρνητικές ομάδες όπως π.χ. κυανομάδα (CN), καρβαλκοξυομάδα (COOR), έχουμε την αντίδραση Knoevenagel^[21]:

$\mathrm{HCHO + XCH_2Y \xrightarrow{OH^-} CH_2=CH(X)Y + H_2O }$

[Επεξεργασία] Συμπύκνωση με α-αλεστέρες

Με επίδραση α-αλεστέρων (R'CHXCOOR) έχουμε την αντίδραση Darzen. Π.χ. με αλαιθανικό αλκυλεστέρα (XCH₂COOR) τελικά παράγεται καρβαλκοξυοξιράνιο^[22]:

$\mathrm{HCHO + XCH_2COOR \xrightarrow{EtONa \; \acute{\eta} \; NaNH_2 \; \acute{\eta} \; Na} HX + }$

[Επεξεργασία] Επίδραση φωσφοροϋλιδίων

Με επίδραση φωσφοροϋλιδίων [Ph₃P⁺C^-(R)R'] έχουμε τη λεγόμενη αντίδραση Wittig, με την οποία παράγεται 1,2-διαλκυλαιθένιο-1^[23]:

$\mathrm{HCHO + Ph_3P^+C^-(R)R \acute{} \xrightarrow{} CH_2=CH(R)R \acute{} + Ph_3PO }$

[Επεξεργασία] Προσθήκη διαφόρων πυρηνόφιλων αντιδραστηρίων

Είναι δυνατή η προσθήκη διαφόρων πυρηνόφιλων αντιδραστηρίων στο διπλό δεσμό C=O που περιέχει η αιθανάλη. Π.χ.:^[24]:

1. Με προσθήκη υδροκυανίου παράγεται αρχικά 2-υδροξυαιθανονιτρίλιο, από το οποίο με υδρόλυση μπορεί να παραχθεί υδροξυαιθανικό οξύ:

$\mathrm{HCHO + HCN \xrightarrow{} HOCH_2CN \xrightarrow{+2H_2O} HOCH_2COONH_4 \xrightarrow{+HCl} HOCH_2COOH + NH_4Cl }$

2. Με προσθήκη όξινου θειικού νατρίου παράγεται υδροξυμεθανοσουλφονικό οξύ:

$\mathrm{HCHO + NaHSO_3 \xrightarrow{} HOCH_2SO_3Na \xrightarrow{+HCl} HOCH_2SO_3H + NaCl }$

3. Με προσθήκη αλκυλομαγνησιοαλογονιδίου (RMgX) παράγεται αλκοόλη-1:

$\mathrm{HCHO + RMgX \xrightarrow{} CH_2(OMgX)R \xrightarrow{+H_2O} CH_2(OH)R + Mg(OH)X \downarrow }$

4. Με προσθήκη πενταχλωριούχου φωσφόρου παράγεται διχλωρομεθάνιο:

$\mathrm{HCHO + PCl_5 \xrightarrow{} CH_2Cl_2 + POCl_3}$

[Επεξεργασία] Επίδραση διαζωμεθανίου

Με επίδραση διαζωμεθάνιου παράγεται οξιράνιο^[25]:

$\mathrm{HCHO + CH_2N_2 \xrightarrow{} N_2 + }$

[Επεξεργασία] Επίδραση υδραζωτικού οξέος

Με επίδραση υδραζωτικού οξέος παράγεται υδροκυάνιο και μεθαναμίδιο^[26]:

$\mathrm{2HCHO + HN_3 \xrightarrow{H_2SO_4} HCN + HCONH_2 + N_2}$

[Επεξεργασία] Προσθήκη αλκοολών

Με προσθήκη αλκοόλης (ROH) παράγεται αρχικά αλκοξυμεθανόλη και έπειτα, με περίσσεια αλκοόλης διαλκοξυμεθάνιο^[27]:

$\mathrm{HCHO + ROH \xrightarrow{H^+} CH_2(OR)OH \xrightarrow{+ROH} CH_2(OR)_2 + H_2O}$

[Επεξεργασία] Αντίδραση Stracker

Με επίδραση υδροκυανίου (HCN) και αμμωνίας (NH₃) σε μεθανάλη παράγεται αρχικά αμιναιθανονιτρίλιο και στη συνέχεια, με υδρόλυση, γλυκίνη^[28]:

$\mathrm{HCHO + HCN + NH_3 \xrightarrow{-H_2O} H_2NCH_2CN \xrightarrow{+2H_2O} H_2NCH_2COOH + NH_3}$

[Επεξεργασία] Πολυμερισμός

Η μεθανάλη δίνει τα ακόλουθα ολιγομερή και πολυμερή^[29]:

1. Τριμερισμός προς 1,3,5-τριοξάνιο:

2. Ολιγομερισμός προς παραφορμαλδεΰδη:

$\mathrm{vHCHO \xrightarrow{} HOCH_2(OCH_2)_vOH }$

Όπου $\mathrm{v \in \mathbb{N}, \; 5 \le v \le 50}$

3. Πολυμερισμός προς πολυοξυμεθυλένιο:

$\mathrm{vHCHO \xrightarrow{} HOCH_2(OCH_2)_vOH }$

Όπου $\mathrm{v \in \mathbb{N},\; v > 100}$

[Επεξεργασία] Τριμερισμός με υδρόθειο

Με επίδραση υδροθείου παράγει 1,3,5-τριθειάνιο^[30]:

$\mathrm{3HCHO + 3H_2S \xrightarrow{} 3H_2O + }$

[Επεξεργασία] Φωτοχημική προσθήκη σε αλκένια

Με επίδραση μεθανάλης σε αιθένιο σχηματίζεται φωτοχημικά οξετάνιο (Αντίδραση Paterno–Büchi)^[31] ^[32]:

$\mathrm{ CH_2=CH_2 + HCHO \xrightarrow{hv}}$

[Επεξεργασία] Επίδραση καρβενίων

Παρεμβολή καρβενίων, π.χ. με μεθυλενίου παράγονται αιθανάλη και οξιράνιο^[33]:

$\mathrm{HCHO + CH_3Cl + KOH \xrightarrow{} KCl + H_2O + \frac{2}{3} CH_3CHO + \frac{1}{3}}$

[Επεξεργασία] Χρήσεις

Η φορμαλδεΰδη εμφανίζει αντισηπτική και απολυμαντική δράση και χρησιμοποιείται, με τη μορφή της φορμόλης, για την απολύμανση χεριών, εργαλείων και χώρων όπως δωμάτια νοσοκομείων και αποθηκευτικοί χώροι. Έχει εξαιρετική μικροβιοκτόνο, βακτηριοκτόνο και μυκητοκτόνο δράση, αλλά όταν χρησιμοποιείται γι' αυτό το λόγο η συγκέντρωσή της δεν πρέπει να ξεπερνά το 0,5% ή το 0,9% σε ιδιαίτερες περιπτώσεις.

Επίσης χρησιμοποιείται για τη διατήρηση ιστών βιολογικής προέλευσης ενώ η πιο γνωστή χρήση της είναι για την αποστείρωση και προσωρινή συντήρηση ανθρώπινων ιστών μέχρι την τελική τοποθέτηση ή χρήση. Εξαιτίας της τοξικότητας της φορμαλδεΰδης και των προβλημάτων υγείας που μπορεί να προκαλέσει στους ανθρώπους που έρχονται σε επαφή με αυτήν, τα τελευταία χρόνια έχει αντικατασταθεί από άλλα λιγότερο επικίνδυνα συντηρητικά.

Η μεγαλύτερη χρήση της είναι στην παραγωγή διάφορων ρητινών οι οποίες προκύπτουν από αντιδράσεις πολυσυμπύκνωσης. Έτσι με αντίδραση φορμαλδεΰδης – φαινόλης παράγεται ο γνωστός βακελίτης το οποίο είναι ένα σκληρό πολυμερές με τρισδιάστατο πλέγμα, πολύ μικρή διαλυτότητα στους οργανικούς διαλύτες και υψηλή αντίσταση στον ηλεκτρισμό και τη θερμότητα. Χρησιμοποιείται ως μονωτική ύλη και στην ηλεκτροτεχνία:

Με αντίδραση ουρίας – φορμαλδεΰδης παράγεται μία ρητίνη που βρίσκει μεγάλη εφαρμογή στο φινίρισμα των βαμβακερών υφασμάτων, τα οποία ως γνωστό τσαλακώνονται εύκολα. Η προσθήκη τέτοιων ρητινών σταθεροποιεί τη δομή των ινών του υφάσματος με αποτέλεσμα να γίνονται ατσαλάκωτα. Ο τρόπος επίτευξης αυτού του στόχου είναι η αντίδραση ενός μορίου διμεθυλολουρίας (προϊόν συμπύκνωσης φορμαλδεΰδης και ουρίας) με τα ελεύθερα υδροξύλια δύο ινιδίων κυτταρίνης, δημιουργώντας με ακεταλικές συνδέσεις μία σταθερά διευθετημένη ίνα κυτταρίνης.^[34]

Το πολυμερές της παραπάνω συμπύκνωσης χρησιμοποιείται για την παραγωγή συγκολλητικών ουσιών για την παρασκευή προϊόντων όπως το κόντρα-πλακέ, οι μοριοσανίδες (νοβοπάν), για την κατασκευή ταπήτων και άλλα.

Τέλος χρησιμοποιείται ως πρώτη ύλη και για την παρασκευή σημαντικών οργανικών ενώσεων όπως η πενταερυθριτόλη, η εξαμίνη και άλλες.

[Επεξεργασία] Ασφάλεια - Υγεία

Η φορμαλδεΰδη είναι μία εξαιρετικά τοξική χημική ένωση, προσβάλλοντας κυρίως τα μάτια, τη μύτη και το λάρυγγα. Σε συγκεντρώσεις μεγαλύτερες από 0,1 mg/kg στον αέρα μπορεί να ερεθίσει τα μάτια, να προκαλέσει πονοκεφάλους, αίσθημα καψίματος στο λαιμό και δυσκολία στην αναπνοή. Μεγαλύτερες εκθέσεις σε φορμαλδεΰδη μπορούν να αποβούν και θανατηφόρες.

Η Ευρωπαϊκή Ένωση έχει κατατάξει τα διαλύματα της φορμαλδεΰδης σε τέσσερις κατηγορίες ανάλογα με την περιεκτικότητά τους. Έτσι:^[35]

Συγκέντρωση κατά βάρος	Επισήμανση	Φράσεις R
≥ 25%	Τοξικό (Τ)	23/24/25,34,40,43
5% - 25%	Βλαβερό (Xn)	20/21/22,36/37/38,40,43
1% - 5%	Βλαβερό (Xn)	40,43
0,2% - 1%	Ερεθιστικό (Xi)	43

Τέλος πρέπει να τονιστεί ότι η φορμαλδεΰδη έχει επισημανθεί ως ύποπτη καρκινογόνος ουσία.

[Επεξεργασία] Αναφορές και σημειώσεις

↑ ^1,0 ^1,1 Günther Reuss, Walter Disteldorf, Armin Otto Gamer, Albrecht Hilt “Formaldehyde” in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2002, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a11_619
↑ "Formaldehyde", Formaldehyde, 2-Butoxyethanol and 1-tert-Butoxypropan-2-ol, IARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans 88, Lyon, France: International Agency for Research on Cancer, 2006, σελ. 39–325, ISBN 92-832-1288-6, http://monographs.iarc.fr/ENG/Monographs/vol88/mono88-6.pdf . Πρότυπο:11thRoC.
↑ Τα δεδομένα προέρχονται εν μέρει από το «Table of periodic properties of thw Ellements», Sagrent-Welch Scientidic Company και Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, Σελ. 34.
↑ Υπολογισμένο βάση του ιονισμού από τον παραπάνω πίνακα
↑ Speight J. G., “Chemical and Process Design Handbook”, McGraw-Hill, 2002.
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.216, §9.2.2.
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.216, §9.2.3.
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.216, §9.2.4.
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.216, §9.2.6.
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.217, §9.2.4α.
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.218, §9.5.2.
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.218, §9.5.3α.
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.221, §9.6.1,2.
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.221, §9.6.4.
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.218, §9.5.5α.
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.218, §9.5.5β.
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.218, §9.5.2 και §9.5.5β
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.218-219, §9.5.6.
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.219, §9.5.7.
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.219, §9.5.8.
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.219, §9.5.9.
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.219, §9.5.10.
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.219, §9.5.11.
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.220, §9.5.12.
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.220, §9.5.14.
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.220, §9.5.15.
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.221, §9.6.3.
↑ «Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας» Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 329, §14.2.2.
↑ «Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας» Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 221, §9.8.5α.
↑ Bost, R. W.; Constable, E. W. (1936), "sym-Trithiane", Org. Synth. 16: 81, http://www.orgsyn.org/orgsyn/orgsyn/prepContent.asp?prep=cv2p0610 ; Coll. Vol. 2: 610 .
↑ E. Paterno, G. Chieffi (1909). ".". Gazz. Chim. Ital. 39: 341.
↑ G. Büchi, Charles G. Inman, and E. S. Lipinsky (1954). "Light-catalyzed Organic Reactions. I. The Reaction of Carbonyl Compounds with 2-Methyl-2-butene in the Presence of Ultraviolet Light". Journal of the American Chemical Society 76 (17): 4327–4331. doi:10.1021/ja01646a024.
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 155, §6.7.3.
↑ Παπαγεωργίου Β.Π., “Εφαρμοσμένη Οργανική Χημεία: Άκυκλες Ενώσεις”, Εκδόσεις Παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1986.
↑ Η σελίδα της Ε.Ε. για την ταξινόμηση και την επισήμανση των επικίνδυνων ουσιών.

[Επεξεργασία] Πηγές

Γ. Βάρβογλη, Ν. Αλεξάνδρου, Οργανική Χημεία, Αθήνα 1972
Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991
SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999
Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982
Δημήτριου Ν. Νικολαΐδη: Ειδικά μαθήματα Οργανικής Χημείας, Θεσσαλονίκη 1983.
Ιστοσελίδα αφιερωμένη στη φορμαλδεΰδη που αντιπροσωπεύει τις ευρωπαϊκές βιομηχανίες που την παράγουν.
World Health Organization, International Agency for Research on Cancer
Από την 11η Έκθεση για τις Καρκινογόνες Ουσίες του U.S. National Toxicology Program
Οι επιπτώσεις στην υγεία των ανθρώπων από την έκθεση σε φορμαλδεΰδη

Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Formaldehyde της Αγγλόγλωσσης Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).

[Ullmann-0] 1,0 ^1,1 Günther Reuss, Walter Disteldorf, Armin Otto Gamer, Albrecht Hilt “Formaldehyde” in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2002, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a11_619

[IARC-1] "Formaldehyde", Formaldehyde, 2-Butoxyethanol and 1-tert-Butoxypropan-2-ol, IARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans 88, Lyon, France: International Agency for Research on Cancer, 2006, σελ. 39–325, ISBN 92-832-1288-6, http://monographs.iarc.fr/ENG/Monographs/vol88/mono88-6.pdf . Πρότυπο:11thRoC.

[2] Τα δεδομένα προέρχονται εν μέρει από το «Table of periodic properties of thw Ellements», Sagrent-Welch Scientidic Company και Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, Σελ. 34.

[3] Υπολογισμένο βάση του ιονισμού από τον παραπάνω πίνακα

[4] Speight J. G., “Chemical and Process Design Handbook”, McGraw-Hill, 2002.

[5] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.216, §9.2.2.

[6] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.216, §9.2.3.

[7] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.216, §9.2.4.

[8] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.216, §9.2.6.

[9] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.217, §9.2.4α.

[10] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.218, §9.5.2.

[11] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.218, §9.5.3α.

[12] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.221, §9.6.1,2.

[13] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.221, §9.6.4.

[14] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.218, §9.5.5α.

[15] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.218, §9.5.5β.

[16] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.218, §9.5.2 και §9.5.5β

[17] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.218-219, §9.5.6.

[18] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.219, §9.5.7.

[19] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.219, §9.5.8.

[20] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.219, §9.5.9.

[21] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.219, §9.5.10.

[22] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.219, §9.5.11.

[23] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.220, §9.5.12.

[24] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.220, §9.5.14.

[25] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.220, §9.5.15.

[26] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.221, §9.6.3.

[27] «Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας» Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 329, §14.2.2.

[28] «Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας» Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 221, §9.8.5α.

[29] Bost, R. W.; Constable, E. W. (1936), "sym-Trithiane", Org. Synth. 16: 81, http://www.orgsyn.org/orgsyn/orgsyn/prepContent.asp?prep=cv2p0610 ; Coll. Vol. 2: 610 .

[30] E. Paterno, G. Chieffi (1909). ".". Gazz. Chim. Ital. 39: 341.

[31] G. Büchi, Charles G. Inman, and E. S. Lipinsky (1954). "Light-catalyzed Organic Reactions. I. The Reaction of Carbonyl Compounds with 2-Methyl-2-butene in the Presence of Ultraviolet Light". Journal of the American Chemical Society 76 (17): 4327–4331. doi:10.1021/ja01646a024.

[32] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 155, §6.7.3.

[33] Παπαγεωργίου Β.Π., “Εφαρμοσμένη Οργανική Χημεία: Άκυκλες Ενώσεις”, Εκδόσεις Παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1986.

[34] Η σελίδα της Ε.Ε. για την ταξινόμηση και την επισήμανση των επικίνδυνων ουσιών.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]

[22]

[23]

[24]

[25]

[26]

[27]

[28]

[29]

[30]

[31]

[32]

[33]

[34]

[35]

Μεθανάλη



Γενικά
Όνομα IUPAC	Μεθανάλη
Άλλες ονομασίες	Φορμαλδεΰδη
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος	CH₂O
Μοριακή μάζα	30,026 amu
Σύντομος συντακτικός τύπος	HCHO
Αριθμός CAS	50-00-0
SMILES	C=O
InChI	1/CH2O/c1-2/h1H2
Αριθμός EINECS	200-001-8
Αριθμός RTECS	LP8925000
ChemSpider ID	692
Δομή
Διπολική ροπή	2,33 D
Γωνία δεσμού	120°
Μοριακή γεωμετρία	Επίπεδη τριγωνική
Ισομέρεια
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης	−92 °C
Σημείο βρασμού	-21 °C
Πυκνότητα	815 kg/m³ (-20°C)
Διαλυτότητα στο νερό	550 kg/m³
Τάση ατμών	3890 mmHg (25°C)
Εμφάνιση	Άχρωμο αέριο
Χημικες ιδιότητες
Ελάχιστη θερμοκρασία ανάφλεξης	-53,2°C
Σημείο αυτανάφλεξης	430 °C
Επικινδυνότητα


Εύφλεκτη (F) Τοξική (Τ)
Φράσεις κινδύνου	R23/24/25, R34, R40, R43
Φράσεις ασφαλείας	(S1/2), S26, S36/37/39, S45, S51
MSDS	Σύνδεσμος MSDS
Κίνδυνοι κατά NFPA 704	2 3 2
Η κατάσταση αναφοράς είναι η πρότυπη κατάσταση (25°C, 1 Atm) εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά