甲醛

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簡介

甲醛是一種天然的化學分子，具有劇毒和致癌性。純甲醛是一種氣味強烈、無色的氣體，會自發聚合成多聚甲醛，通常以水溶液的形式儲存，稱為福爾馬林，也用於儲存動物標本。甲醛的化學式為CH₂O。

甲醛的結構

純甲醛為無色氣體，具有強烈的氣味。甲醛是最簡單的醛，可以人工合成，也可以由人和動物以及植物自然產生。甲醛是生命所需眾多有機分子的重要來源。由於其高化學活性、優異的熱穩定性和易於聚合的特性，甲醛是合成各種化合物的重要成分。甲醛不會在環境中積累，因為陽光或土壤或水中的微生物會在幾小時內將其分解。工業合成甲醛是透過催化氧化甲醇進行的。甲醛是更復雜物質和化學品的常見前體。

關於甲醛

所有人的細胞以及大多數其他物種的細胞都含有甲醛。眾所周知，在DNA和蛋白質酶出現之前，RNA在生命進化中的繁殖和催化中都發揮了作用。現在讓我們討論甲醛的不同方面：

形式

由於甲醛可以採取多種不同的形式，因此它比許多其他簡單的碳分子更復雜。這些物質通常是可互換和可相互轉換的。甲醛的不同形式包括：

• 1,2,3-三噁烷形式 - 一種白色固體，化學式為(CH₂O)₃，1,2,3-三噁烷溶於有機溶劑而不降解。它是甲醛的分子三聚體。

1,2,3-三噁烷的結構

• 甲二醇形式 - 也稱為CH₂(OH)₂。這種化合物也與不同短聚合物處於平衡狀態，這取決於溫度和濃度。“100%福爾馬林”是飽和水溶液，體積濃度約為40%甲醛，或質量濃度為37%甲醛。

甲二醇的結構

• 化學甲醛 - 是一種無色氣體，具有獨特而強烈的不愉快氣味。雖然它在冷凝成液體時會聚合，但在約150°C時是穩定的。

• 多聚甲醛 - 化學式為OH(CH₂O)_nH。這種白色固體大多不溶於溶劑。

多聚甲醛的結構

存在

甲醛是甲烷和其他碳分子燃燒的副產物，例如烹飪、森林火災和汽車尾氣產生的那些。大氣中高達90%的甲醛是由高層大氣中的活動產生的。蘋果、胡蘿蔔和香蕉等水果和蔬菜自然含有少量甲醛。它不會在環境中、植物、動物或人體內自行產生。它是透過蘇氨酸和絲氨酸氨基酸的代謝形成的，在人類和其他靈長類動物中的血液濃度約為0.1毫摩爾。

星際甲醛

L. Snyder等人於1969年首次在星際空間發現了甲醛。它是透過在4830 MHz處發現其1₁₁-1₁₀基態旋轉躍遷來發現的。甲醛是第一個在星際介質中發現的多原子分子，此後在許多星系中都發現了它。在星際介質中，甲醛在氣相化學中相對惰性。甲醛的產生是由於氣相中CO冰的加氫反應。

合成

• 實驗室合成

  在實驗室中，透過將甲醇蒸汽和空氣在300°C下透過銅、銀或石棉催化劑來製備甲醛。

  $$\mathrm{2CH_3OH + O_2 → 2H_2CO + 2H_2O}$$

• 工業合成

  甲醛的工業生產涉及甲醇的催化氧化。最常用的催化劑是氧化鐵(III)、鐵鉬和金屬銀。甲醇和氧氣在250至400°C之間反應。銀基催化過程的平均操作溫度約為650°C。

  $$\mathrm{2CH_3OH + O_2 → 2H_2CO + 2H_2O}$$

  在工業中，脫氫反應是另一種合成方法。脫氫過程是在鐵和鉻氧化物存在下發生的，這是一個高度吸熱反應。

  $$\mathrm{CH_3OH → H_2CO + H_2}$$

• 自然界中

  根據這個反應，氨基酸絲氨酸是天然甲醛的來源，該反應產生甘氨酸：

  $$\mathrm{OHCH_2CH(NH_2)CO_2H → H_2CO + CH_2(NH_2)CO_2H}$$

甲醛溶液的用途

溶於水時稱為福爾馬林。除了37%的甲醛外，它還含有甲醇以及痕量的甲酸、酮和醛。另一種常見的溶液是福爾摩爾，這是一種10%的甲醛水溶液。甲醛溶液的一些重要用途包括：

• 它常被用作太平間和醫療實驗室的防腐劑以及商業消毒劑。

• 甲醛溶液已被用於固定細胞和組織切片。

• 甲醛被用作RNA甲醛瓊脂糖凝膠電泳中的變性劑。

• 福爾馬林常用於醫療實驗室和防腐液中，作為殺菌劑或組織保護劑。實驗室科學家、護士和醫務人員在日常工作中經常接觸甲醛。

• 可以透過新增甲醛來儲存食物，但它也可以在烹飪和熏製過程中產生。

結論

各種化合物與氣態甲醛發生顯著反應。甲醛氣體的液體溶液稱為福爾馬林。許多生物系統產生甲醛作為代謝副產物。工業合成甲醛是透過催化氧化甲醇進行的。少量的人體研究表明，接觸甲醛與鼻咽癌和肺癌有關。環保署將甲醛列為潛在致癌物。

常見問題

1. 甲醛對我們身體有哪些危害？

甲醛會刺激眼睛、鼻子、皮膚和喉嚨。高濃度的甲醛會導致多種型別的癌症。

2. 一定劑量的甲醛有多危險？

對人體健康立即造成危險的甲醛濃度為100 ppm。濃度超過50 ppm幾分鐘內即可導致嚴重的肺部反應。

3. 甲醛中毒有哪些症狀？

一些相關的症狀包括呼吸困難、睡眠障礙、疲勞、皮膚敏感等。

4. 如何去除家中的甲醛？

使用帶過濾功能的空氣清淨機、開窗通風等是有效去除家中甲醛的一些方法。