Φορμαλδεΰδη: Διαφορά μεταξύ των αναθεωρήσεων

|πυκνότητα = 815 kg/m³³ (-20°C)

|διαλυτότητα στο νερό = 550 kg/m³³

Η '''μεθανάλη''' ή '''φορμαλδεΰδη'''<ref>Για εναλλακτικές ονομασίες δείτε τον πίνακα πληροφοριών.</ref> ([[Αγγλική γλώσσα|αγγλικά]]: ''methane'') είναι [[οργανικές ενώσεις|οργανική]] [[χημική ένωση]] [[άνθρακας|άνθρακα]], [[οξυγόνο|οξυγόνου]] και [[υδρογόνο|υδρογόνου]], με [[χημικός τύπος|χημικό τύπο]] '''CH₂O''', αν και παριστάνεται συχνά και με τον τύπο '''HCHO'''. Είναι η απλούστερη [[αλδεΰδες|αλδεΰδη]], όπως δηλώνει το συστηματικό της όνομα, «μεθανάλη» (εφόσονπου λήγει σε «-άλη»). Το εμπειρικό της όνομα, «φορμαλδεΰδη», προέρχεται από τη σχέση της με το [[μεθανικό οξύ]], του οποίου ημια εμπειρική ονομασία είναι «φορμικό οξύ».

Η χημικά καθαρή μεθανάλη, στις «[[κανονικές συνθήκες|συνηθισμένες συνθήκες]]», δηλαδή [[θερμοκρασία]] 25°C και υπό [[πίεση]] 1 [[Ατμόσφαιρα (μονάδα)|atm]], είναι ένα [[χρώμα|άχρωμο]] [[καύση|εύφλεκτο]] [[αέριο]], με μια χαρακτηριστική έντονη, ερεθιστική [[όσφρηση|οσμή]]. Είναι μια πρόδρομη ένωση, δηλαδή μια ένωση, που χρησιμοποιείται για την παραγωγή, πολλών άλλων ενώσεων. Το [[1996]], η ετήσια παγκόσμια παραγωγή της εκτιμήθηκε σε 8,7 εκατομμύρια τόννους[[Τόνος (μονάδα μέτρησης)|τόνους]]<ref name=Ullmann> 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.</ref>. Τα εμπορικά υδατικά διαλύματα φορμαλδεΰδης, ονομάζονται εμπειρικά «φορμόλη», ή «φορμαλίνη», που χρησιμοποιούνταν παλαιότερα ως [[απολυμαντικό]] για τη διατήρηση [[βιολογία|βιολογικών δειγμάτων]].

Εξαιτίας της ευρύτατης χρήσης της, της σημαντικής [[τοξικολογία|τοξικότητας]] και [[ευφλεκτότητα|ευφλεκτότητας]], η έκθεση στη μεθανάλη αποτελεί ένα σημαντικό κίνδυνο για την ανθρώπινη υγεία<ref name="IARC">"Formaldehyde" (PDF). 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. pp. 39–325. ISBN 92-832-1288-6. "Formaldehyde (gas)", Report on Carcinogens, Eleventh Edition, U.S. Department of Health and Human Services, Public Health Service, National Toxicology Program, 2005</ref>. Το [[2011]], το Εθνικό Τοξικολογικό Πρόγραμμα των [[ΗΠΑ]] (''US National Toxicology Program''), περιέγραψε τη μεθανάλη, ως ένα «...γνωστό ανθρώπινο [[καρκίνος|καρκινογόνο]]...» (''«...known to be a human carcinogen...»'')<ref name="Harris"> Harris, Gardiner (10 June 2011). "Government Says 2 Common Materials Pose Risk of Cancer". New York Times. Retrieved 2011-06-11.</ref><ref name="12Report2011">National Toxicology Program (10 June 2011). "12th Report on Carcinogens". National Toxicology Program. Retrieved 2011-06-11.</ref><ref name="roc2011">National Toxicology Program (10 June 2011). "Report On Carcinogens – Twelfth Edition – 2011" (PDF). National Toxicology Program. Retrieved 2011-06-11.</ref>.

Αποτελεί, ακόμη, το απλούστερο μέλος των [[υδατάνθρακας|«τυπικών» υδατανθράκων]], δηλαδή των [[άνθρακας|ανθρακούχων]] [[χημική ένωση|ενώσεων]], που έχουν τυπικά την [[αναλογία (Μαθηματικά)|αναλογία]] [[άτομο|ατόμων]] [[υδρογόνο|υδρογόνου]] - [[οξυγόνο|οξυγόνου]] 2:1, που έχει και το [[νερό]], αλλά χωρίς να είναι πραγματικοί [[υδατάνθρακες]], με τη [[βιοχημεία|βιοχημική]] σημασία.

Η μεθανάλη παράχθηκε τυχαία για πρώτη φορά το [[1855]] από το [[Ρωσία|Ρώσο]] [[Χημεία|χημικό]] [[Αλεξάντερ Μιχαήλοβιτς Μποτέλροβ|Αλεξάντρ Μιχάηλοβιτς Μπούτλεροβ]] (''Бутлеров, Александр Михайлович''). Η πρώτη τεχνική παρουσίαση παραγωγής της, με αφυδρογόνωση [[μεθανόλη|μεθανόλης]], πραγματοποιήθηκε το [[1867]], από το [[Γερμανία|Γερμανό]] [[Αυγκούστ Γουΐλχελμ βον ΧόφμαννΧόφμαν]] (''August Wilhelm von Hofmann''). Για την παραγωγή της μεθανάλης, ο Χόφμαν χρησιμοποίησε [[μίγμα]] ατμών [[μεθανόλη|μεθανόλης]] και [[ατμόσφαιρα|ατμοσφαιρικού αέρα]], το οποίο πέρασε πάνω από ένα σπιράλ [[λευκόχρυσος|λευκόχρυσου]] ως [[κατάλυση|καταλύτη]]. Αυτή η μέθοδος, δηλαδή η [[οξειδοαναγωγή|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 [[μεθάνιο|μεθανίου]], προερχόμενο από το [[φυσικό αέριο]]. Με την ανακάλυψη των [[ρητίνη|ρητινών]] [[ουρία|ουρίας]] και των [[φαινόλη|φαινολικών]] ρητινών, από την αρχή του [[20ός αιώνας|20ού20^ού αιώνα]], αυξήθηκε απότομα η ζήτηση για μεθανάλη. Ως απάντηση στη ζήτηση αυτή, η εμπορική της παραγωγή ξεκίνησε ήδη από τη δεκαετία του [[1900]], ενώ σήμερα τοποθετείται ανάμεσα στα [[25 (αριθμός)|25]] πρώτα χημικά προϊόντα στις [[ΗΠΑ]]. από πλευράς όγκου παραγωγής.

Η μεθανάλη είναι πιο πολύπλοκη από πολλές άλλες απλές ενώσεις του [[άνθρακας|άνθρακα]], γιατί υιοθετεί διαφορετικές μορφές - παράγωγα. Ένα σημαντικό παράγωγό της είναι ένα κυκλικό[[Ετεροκυκλικές ενώσεις|ετεροκυκλικό]] τριμερές της που ονομάζεται [[μεταφορμαλδεΰδη]] (εμπειρική ονομασία) ή 1,3,5-τριοξάνιο (συστηματική ονομασία), με τύπο (CH₂O)₃. Επίσης σχηματίζει ένα μη συγκεκριμένου τύπου [[πολυμερισμός|ολιγομερές]], που ονομάζεται [[παραφορμαλδεΰδη]], με τύπο (CH₂O)_ν. Αυτές οι ενώσεις συμπεριφέρονται, από χημικής πλευράς, παρόμοια με τη μονομερή τους, μεθανάλη (δείτε και παρακάτω, στην ενότητα «Χημικές ιδιότητες και παράγωγα / Πολυμερισμός»).

Αυτή η διόλη, επίσης, υπάρχει σε [[χημική ισορροπία]] με μια σειρά ολιγομερών, μια ισορροπία που εξαρτάται από τη συγκέντρωση της μεθανάλης και τη θερμοκρασία. Ένα κορεσμένο υδατικό διάλυμα μεθανάλης, που περιέχει 40% κατ' όγκο και 37% κατά βάρος μεθανάλη, ονομάζεται «100% φορμαλίνη». Συνήθως σε αυτό προστίθεται και μια μικρή ποσοτητα ενός σταθεροποιητή, όπως η [[μεθανόλη]], που παρεμποδίζει την οξείδωση και τον πολυμερισμό της μεθανάλης. Μια τυπική εμπορικού βαθμού φορμαλίνη μπορεί να περιέχει 10-12% μεθανάλης και (ίσως) επιπρόσθετα διάφορες μεταλλικές (ή μεταλλοειδείς) προσμίξεις(, όπως [[αρσενικό]]).

Η μεθανάλη είναι μια ουσία που υπάρχει στο φυσικό περιβάλλον. Σχηματίζεται με φυσιολογικές διεργασίες στην ανώτερη [[ατμόσφαιρα]] της [[Γη|Γης]]. Από τις διεργασίες αυτές προέρχεται, σύμφωνα με εκτιμήσεις, μέχρι και το 90% της συνολικής παρουσίας της ένωσης στην ατμόσφαιρα, ενώ το υπόλοιπο 10% από ανθρώπινες δραστηριότητες. Είναι ένα ενδιάμεσο προϊόν της σταδιακής [[φωτοχημεία|φωτοχημικής]] [[οξειδοαναγωγή|οξείδωσης]] του ατμοσφαιρικού [[μεθάνιο|μεθανίου]] σε [[διοξείδιο του άνθρακα]]. Άλλες πηγές μεθανάλης αποτελούν οι [[δάσος|δασικές]] πυρκαγιές, τα καυσαέρια (κυρίως) [[αυτοκίνητο|αυτοκινήτων]] και ο καπνός των [[τσιγάρο|τσιγάρων]] (και των άλλων μέσων καπνίσματος του [[καπνός (φυτό)|καπνού]]). Διασπάται, όμως, συνεχώς με [[φωτοχημεία|φωτοχημικές]] αντιδράσεις (από το ηλιακό φως), αλλά επίσης και με [[βιοχημεία|βιοχημικές]] αντιδράσεις, από [[βακτήρια]] του εδάφους και της [[υδρόσφαιρα|υδρόσφαιρας]]. Αποτελεί συστατικό της [[αιθαλομίχλη|αιθαλομίχλης]]. Έχει ανιχνευθεί, επίσης, και στο [[διάστημα]] (δείτε παρακάτω).

Η μεθανάλη, τα ολιγομερή της και οι υδρίτες της (όπως 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 [[μεθανόλη|μεθανόλης]], αφού η τελευταία [[μεταβολισμός|μεταβολίζεται]] σε μεθανάλη από την [[αλκοολική δεϋδρογονάση]]:

Μικρές ποσότητες μεθανάλης παράγονται με ατελή καύση [[μεθάνιο|μεθανίου]], [[Καπνός (φυτό)|καπνού]] και [[ξύλο|ξύλου]].

Η μεθανάλη ήταν η πρώτη πολυατομική οργανική ένωση που ανιχνεύθηκε στο [[διαστρικό μέσο]] και από την αρχική της ανίχνευση έχει παρατηρηθείξαναπαρατηρηθεί η παρουσία της σε πολλές περιοχές του [[Γαλαξίας|Γαλαξία]] μας<ref> Zuckerman, B.; Buhl, D.; Palmer, P.; Snyder, L. E. 1970, Astrophysical Journal, 160, 485.</ref>. Εξαιτίας του μεγάλου ενδιαφέρον της διαστρικής μεθανάλης, το θέμα έχει πρόσφατα μελετηθεί (σχετικά) πρόσφατα μελετηθεί εκτεταμένα, αποδίδοντας και νέες (ακόμη και) εξωγαλακτικές πηγές<ref> Mangum, Jeffrey G.; Darling, Jeremy; Menten, Karl M.; Henkel, Christian (2008). "Formaldehyde Densitometry of Starburst Galaxies". Astrophys. J. 673 (2): 832–46. arXiv:0710.2115. Bibcode:2008ApJ...673..832M. doi:10.1086/524354.</ref>. Ένας προτεινόμενος μηχαμισμόςμηχανισμός σχηματισμού της είναι η υδρογόνωση [[στερεό|στερεού]] [[μονοξείδιο του άνθρακα|μονοξειδίου του άνθρακα]]:

<math>\mathrm{H + CO \xrightarrow{} HCO \;(K_c = 9,2 \cdot 10^{-3} \; s^{-1})} </math><br><math>\mathrm{HCO \xrightarrow{+H} HCHO} </math>

Η μεθανάλη φαίνεται ότι είναι μια χρήσιμη δοκιμή για τους [[αστροχημεία|αστροχημικούς]], εξαιτίας της (σχετικά) μικρής δραστικότητάς της στηςστην αέρια φάση και του γεγονότος ότι οι Κ-διπλές απορροφήσεις της 1₁₀←1₁₁ και 2₁₁←2₁₂ είναι σχετικά καθαρές.

{| class="wikitable"

| colspan="5" align="center" |'''Δεσμοί'''<ref>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.</ref>

|C-H||σ||2sp²²-1s||107 pm||3% C^- H⁺

|C=O||σ||2sp²²-2sp²²||132 pm||19% C⁺ O^-

| colspan="2" align="center" |'''Στατιστικό ηλεκτρικό φορτίο<ref>Υπολογισμένο βάση του ιονισμού από τον παραπάνω πίνακα</ref> '''

Η παραγωγή της μεθανάλης γίνεται σχεδόν αποκλειστικά με καταλυτική οξείδωση της μεθανόλης. Η μεθανόλη που χρησιμοποιείται πρέπει να είναι υψηλού βαθμού καθαρότητας, γιατί οι προσμίξεις(ατυχείς) προσμείξεις «δηλητηριάζουν» τους καταλύτες. Οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενοι καταλύτες είναι ο [[άργυρος]] (Ag) ή κάποιο οξείδιο μετάλλου, όπως [[οξείδιο του σιδήρου]] (FeO) σε [[μίγμα]] με [[βανάδιο]] (V) και [[μολυβδαίνιο]] (Mo).

<math>\mathrm{2CH_3OH + O_2 \xrightarrow{} 2HCHO + 2H_2O}</math><br />ή <br /><math>\mathrm{CH_3OH \xrightarrow{} HCHO + H_2}</math>

Στις βιομηχανικές μονάδες, οι δύο παραπάνω αντιδράσεις συμβαίνουν ταυτόχρονα χωρίς μεγάλα έξοδα ενέργειας<ref>Σημείωση: Απαιτείται ενέργεια μόνο για την έναρξη κάθε κύκλου διεργασιών. </ref>, καθώς η αντίδραση της οξείδωσης είναι εξώθερμη και 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&deg;C, αλλά με πολύ μικρό χρόνο παραμονής (~0,01 [[δευτερόλεπτο|sec]]). Ο βαθμός μετατροπής σε κάθε πέρασμα φτάνει στο 65% της μεθανόλης, ενώ στη συνέχεια το μίγμα διαχωρίζεται, η μεθανόλη που απέμεινε [[ανακύκλωση|ανακυκλώνεται]], ενώ το προϊόν (μεθανάλη και λίγη μεθανόλη) αραιώνεται με νερό, για να προκύψει το διάλυμα που προωθείται στο εμπόριο, η γνωστή φορμόλη.<ref>Speight J. G., “Chemical and Process Design Handbook”, McGraw-Hill, 2002.</ref>

Θεωρητικά η μεθανάλη θα μπορούσε να παραχθεί με οξείδωση του μεθανίου, αλλά αυτή η παραγωγική οδός δεν είναι βιομηχανικά βιώσιμη, γιατί η μεθανάλη οξειδώνεται πιο εύκολα απ' ότι το μεθάνιο<ref name="Ullmann"/>:

== ΧρήσειςΕφαρμογές ==

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 [[Μικρόβιο|μικροβιοκτόνο]], [[βακτηριοκτόνο]] και [[μύκητας|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.

Η μεγαλύτερη χρήση της είναι στην παραγωγή διάφορων ρητινών οι οποίες προκύπτουν από αντιδράσεις πολυσυμπύκνωσης. Έτσι με αντίδραση φορμαλδεΰδης – [[Φαινόλη|φαινόλης]] παράγεται ο γνωστός [[βακελίτης]], το οποίοπου 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: