Metanal

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Formaldeído (metanal)
Alerta sobre risco à saúde
Formaldehyde-2D.svg
Formaldehyde-3D-balls-A.png Formaldehyde-3D-vdW.png
Outros nomes formol, aldeído metílico, óxido de metileno, metanal
Identificadores
Número CAS 50-00-0
ChemSpider 692
Número RTECS LP8925000
Código ATC P53AX19
SMILES
Propriedades
Fórmula molecular CH2O
Massa molar 30.03 g·mol−1
Aparência gás incolor
Densidade 1 kg·m−3, gas
Ponto de fusão

-117 °C (156 K)

Ponto de ebulição

-19.3 °C (253.9 K)

Solubilidade em água 1 g/ml (20 °C)
Estrutura
Forma molecular trigonal planar
Momento dipolar 2.33168(1) D
Riscos associados
Principais riscos
associados
Tóxico, Inflamável, Carcinógeno
NFPA 704
NFPA 704.svg
2
3
2
 
Frases R R23/24/25, R34, R40, R43
Frases S S1/2, S26, S36/37, S39, S45, S51
Ponto de fulgor -53 °C
Compostos relacionados
Outros aniões/ânions Difluorometano
Tioformaldeído (instável)
Outros catiões/cátions Silanona (SiH2O)
Aldeídos relacionados Etanal
Benzaldeído
Compostos relacionados Metanol
Ácido metanoico
Poliacetal (polímero)
Exceto onde denotado, os dados referem-se a
materiais sob condições normais de temperatura e pressão

Referências e avisos gerais sobre esta caixa.
Alerta sobre risco à saúde.

O formaldeído é um dos mais comuns produtos químicos de uso atual. É o aldeído mais simples, de fórmula molecular H2CO e nome oficial IUPAC metanal. A solução aquosa de formaldeído, em regra diluída a 45%, denomina-se formol ou formalina.[1]

Aplicações[editar | editar código-fonte]

Suas aplicações principais são:

  • Produção de resinas ureia-formol, fenol-formol e melamínica
  • Matéria-prima para diversos produtos químicos
  • Agente esterilizante. V. autoclave
  • Agente preservante de produtos cosméticos e de limpeza
  • Embalsamação e conservação de cadáveres e peças anatômicas
  • Síntese de urotropina.
  • Laboratórios

Formas[editar | editar código-fonte]

O metanal é mais complexo do que muitos compostos de carbono simples, uma vez que apresenta inúmeras formas.

Quando dissolvido em água, o metanal e a água unem-se para formar metanediol ou methylene glycol H2C(OH)2 O diol encontra-se também em equilíbrio com uma série de oligómeros, dependendo da concentração e da temperatura.

Designa-se por "100% formalina" qualquer solução aquosa saturada que contenha uma concentração de 40% de metanal por volume ou 37% por massa. É normalmente acrescentado um estabilizante como o metanol para limitar a oxidação e a polimerização. As graduações comerciais contêm normalmente 10 a 12% de metanol para além de outras impurezas metálicas.

Produção[editar | editar código-fonte]

Devido ao seu baixo custo e alto grau de pureza, o formaldeído tornou-se um dos mais importantes produtos químicos industriais e de pesquisa no mundo. O formaldeído tem sido fabricado principalmente a partir do metano, desde o início do século XX. Uma vez que o metanol é produzido a partir de gás de síntese, geralmente produzido a partir do metano, tem havido grandes esforços para desenvolver um processo de uma etapa que oxida parcialmente o metanol em formaldeído. Apesar de um processo comercial de sucesso não ter sido desenvolvido, uma ampla gama de catalisadores e condições de oxidação têm sido estudadas. Após a Segunda Guerra Mundial, aproximadamente 20% do volume de produção nos Estados Unidos foi fabricado pela fase de vapor, a oxidação não catalítica de propano e butanos. Este processo de oxidação não seletiva produz uma variedade de subprodutos que exigem um sistema de separação caro e complexo e, portanto, o processo de metanol é o preferido. [2] .

Principais métodos de fabrico de formaldeído a partir do metanol usados hoje: As primeiras utilizações usavam a prata como um catalisador de metal nas suas reacções. As reacções envolvidas no processo de catalisador metálico ocorrem essencialmente à pressão atmosférica e 600-650 C°. Cerca de 50-60% do formaldeído produzido pelo processo de catalisador metálico é formado durante uma reacção exotérmica, o restante é formado a partir de uma reacção endotérmica. O rendimento geral para esse processo é de 86-90% de formaldeído. Um segundo método usa um catalisador de óxido metálico. Todo o formaldeído é produzido a partir de uma reacção exotérmica que ocorre à pressão atmosférica de 300-400 C° . A patente para a produção de formaldeído utilizando um catalisador de pentóxido de vanádio foi emitida em 1921. Embora a patente para um catalisador de óxido de ferro de molibdênio foi emitida em 1933, a primeira instalação comercial só começou a operar em 1952. [3] . O formaldeído também é produzido na forma sólida, como o seu trímero cíclico, trioxano e, como seu polímero, paraformaldeído. Como uma fonte prontamente disponível de formaldeído para certas aplicações, paraformaldeído é preparado comercialmente pela concentração de soluções aquosas de formaldeído sob vácuo na presença de pequenas quantidades de ácido fórmico e dos formatos de metal. O trioxano é preparado comercialmente pela condensação catalisada por ácido forte de formaldeído num processo contínuo.[4]

Relevância para a saúde pública[editar | editar código-fonte]

Apesar de o formaldeído ser um metabolito intermediário celular normal na biossíntese de purinas e de alguns aminoácidos, este é uma molécula altamente reactiva, que quando em contacto, pode ser irritante para os tecidos. Estudo em humanos e animais indicam que o formaldeído inalado a determinado nível pode ser irritante para o tracto respiratório e olhos, bem como para a pele e sistema gastrointestinal por via directa (contacto) e oral respectivamente. Estudos realizados em voluntários expostos ao formaldeído via respiratória durante curtos períodos de tempo, indicaram a ocorrência de irritação nos olhos, nariz e garganta a uma concentração entre 0.4-3 ppm. [5] [6] [7] Estudos efectuados em macacos e ratos expostos a concentrações mais elevadas de formaldeído, na ordem dos 3-9 ppm, demonstraram que o formaldeído tem a capacidade de originar hiperplasia no epitélio do tracto respiratório superior.[8] [9] Foi também averiguado o seu efeito em animais expostos durante toda a sua vida, quer por via respiratória, quer quando adicionado na água e verificou-se que este provocava danos em tecidos das vias de entrada (tracto respiratório superior e gastrointestinal, por exemplo). O seu efeito tóxico em locais distantes no nosso organismo revelou-se pouco consistente. O Departamento de Saúde e Serviços Humanos (DHHS) determinou que o formaldeído pode ser considerado um razoável carcinogénico humano (NTP). A Agência Internacional para Pesquisa sobre Cancro (IARC) determinou que o formaldeído é cancerígeno para os seres humanos. Esta determinação foi baseada em decisões específicas que existem evidências limitadas em seres humanos e evidência suficiente em animais de laboratório que o formaldeído pode causar cancro. A Agência de Protecção Ambiental (EPA) determinou que o formaldeído é um provável carcinogénico humano com base em evidências limitadas em seres humanos e evidência suficiente em animais de laboratório.

Questões de segurança e saúde[editar | editar código-fonte]

Trabalhadores podem ser expostos durante a produção direta, tratamento de materiais e produção de resinas. Profissionais da área da saúde, técnicos de patologia e histologia, professores e estudantes que manuseiam espécimes preservados estão potencialmente em alto risco de exposição. Consumidores podem receber exposição através de materiais de construção, cosméticos, móveis e produtos têxteis.

A exposição de curta duração pode ser fatal (estudos empíricos), entretanto o limiar de odor é suficientemente baixo para que a irritação dos olhos e membranas mucosas ocorram antes destes níveis serem alcançados. Exposições de longa duração a baixas concentrações de formaldeido podem causar dificuldade respiratória, enfisema e a sensibilização. O Formaldeído em concentrações acima do limite é classificado como carcinogênico humano e têm sido relacionado com câncer dos pulmões e nasal e com possível câncer no cérebro e leucemia.

Toxicocinética[editar | editar código-fonte]

Absorção[editar | editar código-fonte]

O Formaldeído é uma molécula pequena, reactiva, solúvel em água, PM=30,03, que é rapidamente absorvida nos tecidos do tracto respiratório (exposição por inalação) e do tracto gastrointestinal (exposição por via oral). Estima-se que a absorção, pela porção nasal do tracto respiratório, seja próxima dos 100%. A absorção através da traqueia e dos brônquios , ocorre devido a uma penetração mais profunda, uma vez que os vapores de Formaldeído não passam através destas estruturas, e assim, a absorção ocorre devido ao contacto com a mucosa nasal. Contudo, é muito provável verificar-se uma absorção próxima dos 100% relativamente aos vapores de Formaldeído em Humanos. Existe pouca informação sobre as características da absorção oral de formaldeído em Humanos. Contudo, sabe-se que o Formaldeído é rapidamente metabolizado a Ácido Fórmico no tracto gastrointestinal que, por sua vez é absorvido rapidamente nos tecidos, e o mesmo acontece com o Formaldeído que é metabolizado e absorvido na corrente sanguínea na forma de Ácido Fórmico. A combinação destes dois mecanismos é responsável pelos grandes aumentos dos níveis sanguíneos de Ácido Fórmico.

Distribuição[editar | editar código-fonte]

O Formaldeído não é absorvido para a corrente sanguínea na sua forma intacta, excepto quando ocorre a exposição a elevadas concentrações desta substância, que ultrapassam a capacidade metabólica do tecido com o qual entra em contacto. Tendo em conta esta elevada capacidade metabólica dos tecidos animais, a distribuição da molécula de Formaldeído intacta para outros órgãos mais distantes da zona de contacto inicial, não é considerada como o maior factor de toxicidade desta molécula. Normalmente verifica-se toxicidade no local de exposição inicial. Sabe-se que os níveis sanguíneos de Formaldeído não aumentam após exposição por inalação. O elevado tempo de semi-vida plasmático deve-se ao facto do formaldeído apresentar um rápido metabolismo dando origem a Ácido Fórmico ou CO2 , sendo excretados através da urina e dos pulmões, respectivamente.

Metabolização[editar | editar código-fonte]

O Formaldeído é um produto metabólico normal do metabolismo animal, com variações dos seus níveis endógenos ao longo do tempo. As maiores fontes produtoras de Formaldeído endógeno são a Glicina e a Serina. O Formaldeído é rapidamente metabolizado e o seu armazenamento não é um factor de toxicidade. O metabolismo do Formaldeído a Ácido Fórmico, via FDH/ class III álcool desidrogenase, ocorre em todos os tecidos do organismo, como consequência da formação de Formaldeído endógeno e a sua rápida remoção, devido ao apoio da corrente sanguínea. A FDH é a principal enzima metabólica envolvida no metabolismo do Formaldeído em todos os tecidos e é amplamente distribuída no tecido animal, e é especifica para a adição de Formaldeído pela Glutationa. Se o Formaldeído não for metabolizado pela FDH, então pode formar ligações cruzadas entre a proteína e o DNA de cadeia simples, ou entrar no reservatório metabólico intermediário de 1 carbono, ligando-se inicialmente ao tetrahidrofolato. Muitas enzimas conseguem catalisar a reacção que oxida o Formaldeído a Ácido Fórmico, contudo a FDH é a enzima de primeira linha para desempenhar essa função e é específica para o Formaldeído. Outros aldeídos não sofrem qualquer alteração na presença da FDH. O Formaldeído, endógeno ou exógeno, entra na via metabólica da FDH e é eliminado do organismo na forma de metabolitos: Ácido Fórmico e CO2. A actividade da FDH não aumenta em resposta a uma exposição ao Formaldeído.


Excreção[editar | editar código-fonte]

Devido à rápida conversão do Formaldeído a Ácido Fórmico e a sua subsequente incorporação nos constituintes celulares, a excreção não aparenta ser um factor de toxicidade do Formaldeído. O metabolismo do Formaldeído a Ácido Fórmico ocorre em todos os tecidos do organismo como consequência da Formação endógena de Formaldeído. O Formaldeído exógeno entra nesta via e é eliminado do organismo como metabolitos, principalmente CO2 pela expiração.

[10]


Mecanismos de Acção[editar | editar código-fonte]

O mecanismo exacto pelo qual o formaldeído exerce seus efeitos irritantes, corrosivos e citotoxicidade não é conhecido. Sabe-se que o formaldeído pode formar ligações cruzadas entre proteínas e DNA in vivo.[11] , relatou que a via predominante do metabolismo do formaldeído foi a incorporação metabólica em macromoléculas (DNA, RNA e proteínas) na mucosa respiratória, olfactiva e medula óssea de ratos machos. Sabe-se que o formaldeído facilmente se combina com grupos amino de aminoácidos não protonados e livres para a produção de derivados hidroximetil aminoácido e um protão (H +), que se acredita estar relacionado às suas propriedades germicidas. Em maiores concentrações é capaz de precipitar proteínas.[12] Qualquer uma dessas propriedades mecânicas, ou talvez outras propriedades desconhecidas podem ser responsáveis pelos efeitos de irritação por exposição ao formaldeído. É provável que a toxicidade do formaldeído ocorra quando os níveis intracelulares saturam a actividade da desidrogenase formaldeído, oprimindo a protecção natural contra o formol, permitindo assim que a molécula não metabolizada intacta possa exercer seus efeitos localmente. O metabolito primário do formaldeído (formato) não deverá ser tão reactivo como o próprio formaldeído e está sujeito à excreção como um sal na urina, ou ainda para o metabolismo de carbono em dióxido de carbono. Irritação no ponto de contato é visualizada por inalação, por via oral e por via cutânea. Altas doses são tóxicas e resultam em degeneração e necrose das camadas de células da mucosa epitelial. Essas observações são consistentes com a hipótese de que os efeitos tóxicos são mediados pelo formaldeído em si e não por metabolitos. Os efeitos em locais distantes podem ocorrer apenas quando, a capacidade local para a disposição de formaldeído é excedido devido à natureza reactiva do formaldeído e à capacidade metabólica das células de metabolizar o formaldeído. A indução de cancro nasal em ratos pelo formol requer exposição repetida por longos períodos de tempo a altas concentrações que são irritantes e que causam danos a uma população de células da mucosa nasal que revestem o nariz. A exposição a concentrações elevadas por períodos prolongados durante a exposição por inalação oprime os mecanismos de defesa inerentes ao formaldeído (clearance mucociliar, FDH, reparação do DNA). Este dano celular e tecidual causado pelo formol não metabolizado é seguido por uma hiperplasia regenerativa e por uma fase metaplásica. [13] [14] [15] [16] [17] , que resulta num aumento das taxas do turnover celular dentro da mucosa. O formaldeído tem sido demonstrado ser genotóxico em alguns (mas não todas) as linhas de células e sistemas de teste.[18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] O formaldeído, provavelmente, pode actuar como um agente cancerígeno completo (oferecendo iniciação, promoção e progressão), com duração repetida e prolongada de exposição a concentrações citotóxicas.

Propriedades químicas e físicas[editar | editar código-fonte]

O formaldeído é um gás. É normalmente utilizado em solução aquosa a cerca de 37% em massa contendo metanol como preservativo contra a polimerização.

  • Líquido incolor (solução) ou gás com odor penetrante e irritante
  • Massa molar: 30.03 g/mol
  • Ponto de ebulição: -19,5°C
  • Ponto de fusão: -92°C

Incompatibilidades: oxidantes forte, álcalis, ácidos, fenóis e ureia.

  • Sinônimos: formol, formalina, óxido de metileno, componente de exaustão de diesel e produto da pirólise (queima) de revestimento de eletrodos de solda.

Quando se prepara uma mistura de mais de 40% de formol em água, se polimeriza um pó branco, insolúvel, que é chamado de metaformaldeído, de fórmula (H2C2O)3. Por este motivo o formol é comercializado em concentração de cerca de 37% de aldeído e 7 % de metanol, que atuará como um inibidor de polimerização.[26]

Limites de tolerância[editar | editar código-fonte]

  • OSHA: TWA = 0,75 ppm, STEL = 2 ppm, Nível de ação = 0,5 ppm
  • IARC: Carcinogênico para humanos
  • NIOSH: TWA = 0,016 ppm, Valor Teto = 0,1 ppm, Carcinogênico Potencial
  • NR-15: TWA = 1,6 ppm
  • IDLH: 20 ppm

Factores da saúde[editar | editar código-fonte]

  • Sintomas: irritação dos olhos, nariz e garganta, lacrimação; queimadura no nariz, tosse, espasmos bronquiais, irritação pulmonar e dermatite.
  • Efeitos na saúde: irritação dos olhos, nariz, garganta e pele, mutagenico e carcinogênico suspeito. Pesquisas recentes o apontaram como responsável por aumentar em até 34% as chances de uma pessoa normal desenvolver esclerose lateral multipla; chegando, nos que tiveram exposição superior à 10 anos, à tornar as chances até quatro vezes maior que uma pessoa comum.
  • Órgãos: sistema respiratório, olhos e pele.

Referências[editar | editar código-fonte]

  1. Infopédia. Enciclopédia online da Porto Editora. Formol.
  2. Gerberich HR, Seaman GC. 2004. Formaldehyde. Kirk-Othmer encyclopedia of chemical technology. New York, NY: John Wiley & Sons, 107128
  3. Gerberich HR, Seaman GC. 2004. Formaldehyde. Kirk-Othmer encyclopedia of chemical technology. New York, NY: John Wiley & Sons, 107128
  4. ARC. 2006. IARC monographs on the evaluation of carcinogenic risks to humans. Vol. 88. Formaldehyde, 2-butoxyethanol and 1-tert-butoxypropan-2-ol. Geneva, Switzerland: International Agency for Research on Cancer, 39–93, 273
  5. Gorski P, Tarkowski M, Krakowiak A, et al. 1992. Neutrophil chemiluminescence following exposure to formaldehyde in healthy subjects and in patients with contact dermatitis. Allergol Immunopathol (Madr) 20:20-23.
  6. Krakowiak A, Gorski P, Pazdrak K, et al. 1998. Airway response to formaldehyde inhalation in asthmatic subjects with suspected respiratory formaldehyde sensitization. Am J Ind Med 33:274-281
  7. Pazdrak K, Gorski P, Krakowiak A, et al. 1993. Changes in nasal lavage fluid due to formaldehyde inhalation. Int Arch Occup Environ Health 64:515-519.
  8. Chang JCF, Gross EA, Swenberg JA, et al. 1983. Nasal cavity deposition, histopathology, and cell proliferation after single or repeated formaldehyde exposure in B6C3F1 mice and F-344 rats. Toxicol Appl Pharmacol 68:161-176.
  9. Zwart A, Woutersen RA, Wilmer JWGM, et al. 1988. Cytotoxic and adaptive effects in rat nasal epithelium after 3-day and 13-week exposure to low concentrations of formaldehyde vapour. Toxicology 51:87-99.
  10. Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR), Toxicological Profile for Formaldehyde, U.S. Department of Health and Human Services, Public Health Services, 1999.
  11. Casanova-Schmitz M, Heck H. 1983. Effects of formaldehyde exposure on the extractability of DNA from proteins in the rat nasal mucosa. Toxicol Appl Pharmacol 70:121-132.
  12. Loomis TA. 1979. Formaldehyde toxicity. Arch Pathol Lab Med 103:321-324.
  13. Chang JCF, Gross EA, Swenberg JA, et al. 1983. Nasal cavity deposition, histopathology, and cell proliferation after single or repeated formaldehyde exposure in B6C3F1 mice and F-344 rats. Toxicol Appl Pharmacol 68:161-176.
  14. Cassee FR, Groten JP, Feron VJ. 1996. Changes in the nasal epithelium of rats exposed by inhalation to mixtures of formaldehyde, acetaldehyde, and acrolein. Fundam Appl Toxicol 29:208-218.
  15. Rusch GM, Clary JJ, Rinehart WE, et al. 1983. A 26-week inhalation toxicity study with formaldehyde in the monkey, rat, and hamster. Toxicol Appl Pharmacol 68:329-343.
  16. Wilmer JWG, Woutersen RA, Appelman LM, et al. 1987. Subacute (4-week) inhalation toxicity study of formaldehyde in male rats: 8-hour intermittent versus 8-hour continuous exposures. J Appl Toxicol 7:15-16.
  17. Woutersen RA, Appleman LM, Wilmer JW, et al. 1987. Subchronic (13-week) inhalation toxicity study of formaldehyde in rats. J Appl Toxicol 7:43-49.
  18. Basler A, Hude VD, Hude W, et al. 1985. Formaldehyde-induced sister chromatid exchanges in vitro and the influence of the exogenous metabolizing systems S9 mix and primary rat hepatocytes. Arch Toxicol 58:10-13.
  19. Donovan SM, Krahn DF, Stewart JA, et al. 1983. Mutagenic activities of formaldehyde (HCHO) and hexamethylphosphoramide (HMPA) in reverse and forward Salmonella typhimurium mutation assays [Abstract]. Environ Mutagen 5:476.
  20. Grafstrom RC, Fornace AJ, Autrup H, et al. 1983. Formaldehyde damage to DNA and inhibition of DNA repair in human bronchial cells. Science 220:216-218.
  21. Rithidech K, Au WW, Ramanujam VMS, et al. 1987. Induction of chromosome aberrations in lymphocytes of mice after subchronic exposure to benzene. Mutat Res 188:135-140.
  22. Snyder RD, Van Houten B. 1986. Genotoxicity of formaldehyde and an evaluation of its effects on the DNA repair process in human diploid fibroblasts. Mutat Res 165:21-30.
  23. Valencia R, Mason JM, Zimmering S. 1989. Chemical mutagenesis testing in Drosophila. VI. Interlaboratory comparison of mutagenicity tests after treatment of larvae. Environ Mol Mutagen 14:238-244.
  24. Woodruff RC, Mason JM, Valencia R, et al. 1985. Chemical mutagenesis testing in Drosophila. V. Results of 53 coded compounds tested for the National Toxicology Program. Environ Mutagen 7:677-702.
  25. Yager JW, Cohn KL, Spear RC, et al. 1986. Sister-chromatid exchanges in lymphocytes of anatomy students exposed to formaldehyde-embalming solution. Mutat Res 174:135-139.
  26. SAFFIOTI, WALDEMAR; Fundamentos de Química; Companhia Editora Nacional; São Paulo, Brasil; 1968