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Metanal

substância química
Formaldeído (metanal)
Alerta sobre risco à saúde
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
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)
Página de dados suplementares
Estrutura e propriedades n, εr, etc.
Dados termodinâmicos Phase behaviour
Solid, liquid, gas
Dados espectrais UV, IV, RMN, EM
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 metanal. A solução aquosa de formaldeído, em regra diluída a 45%, denomina-se formol ou formalina.[1]

Aplicações

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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
  • Adulteração de alimentos (conservante)[2][3][4][5]

Formas

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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 metanodiol 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 por que tem 50% de aldeído.

Produção

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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. [6].

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. [6]. 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.[7]

Relevância para a saúde pública

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Apesar de o formaldeído ser um metabolito intermediário celular normal na biossíntese de purinas e de alguns aminoácidos, este é uma molécula altamente reativa, que quando em contato, pode ser irritante para os tecidos. Estudo em humanos e animais indicam que o formaldeído inalado a determinado nível pode ser irritante para o trato respiratório e olhos, bem como para a pele e sistema gastrointestinal por via direta (contacto) e oral respectivamente. Estudos realizados em voluntários expostos ao formaldeído por 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. [8] [9] [10] 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.[11] [12] 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

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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 formaldeído 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

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Absorção

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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

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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

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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

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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.

[13]

Mecanismos de Acção

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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.[14], 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.[15] 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. [16] [17] [18][19] [20], 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.[21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] 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

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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.[29]

Limites de tolerância

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  • 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

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  • 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, mutagênico e carcinogênico suspeito. Pesquisas recentes o apontaram como responsável por aumentar em até 34% as chances de uma pessoa normal desenvolver esclerose lateral múltipla; 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

  1. ↑ Infopédia. Enciclopédia online da Porto Editora. «Formol» 
  2. ↑ https://veja.abril.com.br/economia/leite-com-formol-soda-caustica-e-agua-oxigenada-foi-vendido-em-sp/
  3. ↑ http://www.revistas.usp.br/rfmvusp/article/view/62178
  4. ↑ https://www.newspapers.com/clip/888392/formaldehyde_in_milk/
  5. ↑ https://www.newspapers.com/clip/888394/formaldehyde_in_milk/
  6. ↑ a b Gerberich HR, Seaman GC. 2004. Formaldehyde. Kirk-Othmer encyclopedia of chemical technology. New York, NY: John Wiley & Sons, 107128
  7. ↑ 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
  8. ↑ 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.
  9. ↑ 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
  10. ↑ 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.
  11. ↑ 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.
  12. ↑ 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.
  13. ↑ Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR), Toxicological Profile for Formaldehyde, U.S. Department of Health and Human Services, Public Health Services, 1999.
  14. ↑ 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.
  15. ↑ Loomis TA. 1979. Formaldehyde toxicity. Arch Pathol Lab Med 103:321-324.
  16. ↑ 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.
  17. ↑ 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.
  18. ↑ 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.
  19. ↑ 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.
  20. ↑ 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.
  21. ↑ 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.
  22. ↑ 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.
  23. ↑ 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.
  24. ↑ 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.
  25. ↑ 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.
  26. ↑ 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.
  27. ↑ 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.
  28. ↑ 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.
  29. ↑ SAFFIOTI, WALDEMAR; Fundamentos de Química; Companhia Editora Nacional; São Paulo, Brasil; 1968
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