Formaldehyd

Strukturformel
Formaldehyd.jpg methanal.jpg
Allgemeines
Name	Formaldehyd
Andere Namen	Methanal, Methylaldehyd
Summenformel	CH₂O
CAS-Nummer	50-00-0
Kurzbeschreibung	farbloses, stechend durchdringend riechendes Gas
Eigenschaften
Molmasse	30,03 g/mol
Aggregatzustand	gasförmig
Dichte	0,82 g/cm³ (bei -20 °C)
Schmelzpunkt	-92 °C
Siedepunkt	-21 °C
Dampfdruck	-
Löslichkeit	400 l/l Wasser (bei 20 °C), gut löslich in Ethanol, Ether
Δ_fH⁰_l	-115.9 kJ/mol
S⁰_g, 1 bar	219,0 J/(mol · K)
Sicherheitshinweise

R- und S-Sätze	R: 23/24/25-34-40-43 S: 26-36/37/39-45-51
MAK	0,3 ml/m³
LD₅₀ (Ratte, oral)	100 mg/kg
LD₅₀ (Kaninchen, dermal)	220,1 mg/kg

Formaldehyd (ausgesprochen Form-Aldehyd) ist der Trivialname für Methanal und gehört zu den chemischen Verbindungen der Aldehyde. Der Name Formaldehyd leitet sich von formica, dem lateinischen Wort für Ameise ab, da Methanal das zur Ameisensäure (Methansäure) gehörige Aldehyd ist.

Eigenschaften/Reaktionen

Formaldehyd ist ein farbloser, stechend riechender Stoff, der bei Zimmertemperatur gasförmig vorliegt. Als Gas ist sein Geruch noch in Konzentrationen von 0,05-1 ml/m³ wahrnehmbar. Da Formaldehyd wie alle Aldehyde ein starkes Reduktionsmittel ist, wurde es früher zur Keimabtötung verwendet (Formalintabletten). Beim Eindampfen einer wässrigen Formaldehydlösung oder Zugabe von Säuren oder Basen polymerisiert dieser zu Paraformaldehyd.

Die für bestimmte Aldehyde mögliche Cannizzaro-Reaktion ist einerseits für den Gehalt an Ameisensäure in Formaldehyd-Lösungen verantwortlich und wird andererseits auch in speziellen Form ("gekreuzte Cannizzaro-Reaktion") zur Herstellung von Pentaerythritol verwendet.

Toxikologische Eigenschaften

Formaldehyd kann bei unsachgemäßer Anwendung Allergien, Haut-, Atemwegs- oder Augenreizungen verursachen. Eine Kanzerogenität wird vermutet, in zahlreichen epidemiologischen Untersuchungen konnte jedoch kein erhöhtes Krebsrisiko festgestellt werden. Dennoch ist Formaldehyd nach der DFG-Senatskommission zur Prüfung gesundheitsschädlicher Arbeitsstoffe bislang als Stoff mit begründetem Verdacht auf krebserzeugendes Potenzial (Kategorie 3) eingestuft. Ein Grund hierfür ist, dass im Tierversuch mit Ratten Formaldehyd nachweislich karzinogene Wirkung gezeigt hat, allerdings erst bei extrem hohen Konzentrationen ab 6 ml/m³. Solche Konzentrationen wären für den Menschen schon nach kurzer Zeit unerträglich: zunehmendes Unbehagen, Tränenfluss, Reizung von Augen, Nase und Kehle würden den Aufenthalt in derart kontaminierter Umgebung unmöglich machen. Akute Lebensgefahr (toxisches Lungenödem, Pneumonie) besteht ab einer Konzentration von 30 ml/m³.

2004 stufte die Weltgesundheitsorganisation WHO die Chemikalie Formaldehyd als "krebserregend für den Menschen" ein.

Nach einer neuen Einschätzung des Berliner Bundesinstituts für Risikobewertung ist Formaldehyd "Krebs auslösend für den Menschen" . Bisher war die Chemikalie nur als "möglicherweise Krebs erregend" klassifiziert worden.

Herstellung

Technisch wurde Formaldehyd durch katalytische Oxidation von Methanol hergestellt:

Formaldehyd_Herstellung.png

Dabei haben sich im wesentlichen zwei Verfahren durchgesetzt, die sich prinzipiell in der Art des Katalysators unterscheiden:

Silberverfahren: dabei dient metallisches Silber (Ag) als Katalysator
Metalloxidverfahren: dabei werden bestimmte Metalloxide als Katalysator eingesetzt.

Beide Verfahren weisen unterschiedliche Vor- und Nachteile auf. So ist beispielsweise beim Silberverfahren ein Wechsel des Katalysators deutlich öfters nötig, andererseits kann dieser relativ einfach vom Betreiber der Anlage reaktiviert werden. Mit dem Metalloxidverfahren ist die Herstellung von Harnstoff-Formaldehyd-Konzentrat (UFC) einfacher möglich, die wässrige Formaldehyd-Lösung ist jedoch beim Silberverfahren von höherer Qualtität (niedrigerer Gehalt an Ameisensäure).

Die Reaktion ist exotherm - das entsprechend heiße Gasgemisch muss also zur Vermeidung von Nebenreaktionen rasch abgekühlt werden, so dass die anfallende Reaktionswärme zur Erzeugung von Heißdampf genutzt werden kann.

Das entstandene Formaldehydgas wird dann in „Wäschern“ mittels Wasser oder einer Harnstoff-Lösung extrahiert, wobei eine wässrige Formaldehydlösung bzw. ein Harnstoff-Formaldehyd-Konzentrat entsteht. Die entstandenen Lösungen enthalten neben nicht umgesetzten Methanol auch noch geringe Mengen (etwa 100 - 300 ppm) Ameisensäure (HCOOH).

Verwendung

Im Labor wird Formaldehyd unter anderem im Rahmen der Mannich-Reaktion und der Blanc-Reaktion eingesetzt.

Formaldehyd ist zudem einer der wichtigsten organischen Grundstoffe in der chemischen Industrie und dient als Ausgangsstoff für viele andere chemische Verbindungen. Allein die BASF hat eine jährliche Produktionskapazität von etwa 500.000 Tonnen Formaldehyd, woran man die Bedeutung dieses Stoffes für die chemische Industrie ermessen kann. Formaldehyd findet unter anderem Anwendung bei der Herstellung von Farbstoffen, Pharmaka und bei der Textilveredelung („Knitterfrei“). Anfang der 1960er Jahre betrug der Anteil an freiem Formaldehyd (aus Aminoplaste) über 2 Prozent des textilen Warengewichtes und erreichte zu dieser Zeit seinen Höchstwert. Heute müssen Textilien, die beim bestimmungsgemäßen Gebrauch mit der Haut in Berührung kommen und mehr als 0,15 Prozent freies Formaldehyd enthalten wie folgt gekennzeichnet werden: „Enthält Formaldehyd. Es wird empfohlen, das Kleidungsstück zur besseren Hautverträglichkeit vor dem ersten Tragen zu waschen.“. Allerdings liegt die Einhaltung dieser Vorschrift in der Eigenverantwortung der Hersteller.

In der Kosmetik findet Formaldehyd Verwendung als Konservierungsstoff, was wegen des hautreizenden Potenzials des Stoffes als problematisch gilt. In Deutschland werden derzeit noch etwa 12 % der Kosmetika mit Formaldehydabspaltern konserviert. Da in der EG Formaldehyd von den Herstellern von Kosmetika oder Haarwaschmitteln deklariert werden muss und der Stoff einen schlechten Ruf hat, wird immer häufiger darauf verzichtet. Auch wird Formaldehyd benutzt um Leichen zu konservieren, sowie zur Konservierung von anatomischen und biologischen Präparaten (als 35%ige wässrige Lösung, Formalin oder Formol). In Flächendesinfektionsmitteln ist Formaldehyd immer noch einer der wirksamsten Bestandteile.

Zusammen mit Phenol kondensiert Formaldehyd zu einem Kunstharz Phenolharz, z.B. dem Duroplast Bakelit.

Mit Harnstoff reagiert Formaldehyd zu Harnstoff-Formaldehyd-Harzen (UF-Harze), mit Melamin zu den Melamin-Formaldehyd-Harzen (MF-Harze), die beide zu den Aminoplasten gehören.

Es wird außerdem zur Herstellung folgender Produkte verwandt:

Bindemittel, Klebstoffe, Papierharze, Lackharze, Kunststoff (POM), Preßmassen, Schaumstoffe, Textilhilfsmittel, Düngemittel, Konservierungsmittel, Formsandbinder, Ionenaustauscher, Gießharze, Gerbstoffe, Härtezusätze, Vulkanisationszusatz, Füllungsmittel, Medikamente, Fungizide, Sprengstoffe, ^*, Selbstbräuner

Vorkommen in der Natur

In der Natur kommt Formaldehyd zum Beispiel in Säugetierzellen beim normalen Stoffwechsel als Zwischenprodukt vor: im Menschen werden auf diese Weise pro Tag etwa 50 Gramm gebildet - und wieder verstoffwechselt. Das Blut von Säugetieren enthält pro Liter ständig zwei bis drei Milligramm Formaldehyd. Weiterhin entsteht Formaldehyd auch bei der Photooxidation in der Atmosphäre. Auch in Früchten wie Äpfeln oder Weintrauben kommt Formaldehyd natürlicherweise vor. Ebenso kommt Formaldehyd natürlicherweise in Holz vor und diffundiert in geringen Mengen auch nach außen.

Emissionsquellen

Bestimmte formaldehydhaltige Materialien (unter anderem Holzwerkstoffe, Bodenbeläge, Möbeln und Textilien) können durch Ausgasung eine Kontamination der Atemluft in geschlossenen Räumen bewirken. In den achtziger Jahren sind in diesem Zusammenhang insbesondere Spanplatten und Sperrholz, zu deren Herstellung Aminoplaste als Bindemittel eingesetzt wurden, ins Gerede gekommen. Es sind jedoch zum einen heute viele formaldehydfrei verklebte Holzwerkstoffe und Möbel im Handel erhältlich, zum anderen wurde aber auch die Emissionen in den auf Formaldehyd basierenden Holzwerkstoffen deutlich reduziert. Die Schadstoffsanierung formaldehydbelasteter Gebäude ist aber vor allem bei älteren Holzfertighäusern nach wie vor ein großes wirtschaftliches Thema.

Eine weitere wichtige Quelle für die Emission von Formaldehyd sind unvollständig ablaufende Verbrennungsprozesse. Diese finden sich beispielsweise in Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen, in Gießereien und bei der Herstellung von Kunststoffartikeln. Auch beim Rauchen entsteht auf diese Weise Formaldehyd, welches nicht unerheblich zur Belastung der Luft beiträgt. Im Gesamtrauch einer einzigen Zigarette finden sich etwa 1,5 mg Formaldehyd.

Sehr problematisch ist auch die Verbrennung von Holz in Kleinfeuerungsanlagen, da auch hier durch unregelmäßige Beschickung oder feuchtes Holz die Verbrennung häufig unvollständig abläuft. Im Endeffekt entstehen in diesen im Hausbetrieb eingesetzten Anlagen Formaldehydkonzentrationen von 50-100 mg/m³, was sich für die alten Bundesländer auf eine Gesamtemission von etwa 1000 Tonnen pro Jahr addiert (Schätzung für 1980). Zum Vergleich: die wesentlich effizienter und sauberer arbeitenden industriellen Großfeuerungsanlagen für die Brennstoffe Gas, Öl und Kohle hatten im Jahr 1980 eine Gesamtemission von nur 50 Tonnen pro Jahr.

Entsorgung

Kleine Spritzer kann man mit viel Wasser verdünnt ins Abwasser geben. Größere Mengen sind unter Abfallschlüssel 070703 (Lösemittel) in 12-Liter Kombi-Behältern zu entsorgen.

Weblinks

Chemische Verbindung | Aldehyd | Gift

Gourt Home::Gourt :: Formaldehyd