甲醛（英文名：Formaldehyde），是一種在自然界天然存在的有機化合物，因為其由許多昆蟲分泌的酸——甲酸（又稱作蟻酸）還原而來，所以又被稱作蟻醛。其化學式為HCHO，甲醛分子量為30.026，是有刺激性氣味的無色氣體。與其他VOC（揮發性有機物）一樣，它是一種生物源化合物，是生物體代謝的中間產物。甲醛的官能團是羰基[tāng jī]，能夠發生加成反應、羥醛縮合、氧化還原反應、聚合反應等。
甲醛是重要的化工品，如生產樹脂和粘合劑，這些樹脂和粘合劑可用于木材產品（例如顆粒和膠合板）。現在，主要采用水溶液和含甲醛的樹脂的形式應用甲醛，其水溶液商品中被人熟知的是防腐劑甲醛水溶液（含有質量分數35％～50％左右的甲醛)。
發現及利用歷史
1859年，俄羅斯化學家Α.Μ.巴特洛夫（A.M.Butlerov）水解乙酸甲酯時注意到所得溶液的特征氣味，首次合成甲醛并且對甲醛溶液、甲醛氣體、甲醛聚合物進行了詳細描述。1867年，德國化學家奧古斯特·威廉·馮·霍夫曼（August Wilhelm von Hofmann）通過將甲醇蒸氣和空氣在加熱的鉑螺旋上進行甲醇脫水的實驗，合成并證實了甲醛的存在。1882年德國化學家卡庫勒（Kekule）詳細描述了純甲醛的制備方法。
甲醛的工業生產最早可能追溯到1882年，當時托倫斯（Tollens）發現了一種調節甲醇蒸氣與空氣比值的方法并且以此提高了甲醇脫水反應的產量。1886年，Loew用更有效的銅紗布代替了鉑螺旋催化劑又使得甲醛產量提高。1889年，一家德國公司開始在商業規模上制造甲醛并將甲醛市場化。另一家德國公司雨果·布蘭（Hugo Blank）在1910年首次申請了使用銀催化劑的專利。此后，甲醛生產工業發展迅速，工廠流量，產量和效率都得到了提高。到了1925年，全球比較大的規模工業生產開始發展。1931年，美國化學家阿德金斯（Homer Burton Adkins，1892-1949，獲得俄亥俄州立大學的化學博士學位，曾在南北戰爭部門工作，并在母校、威斯康星大學、麥迪遜大學任教）申請了使用鐵氧化物作為催化劑的專利。1944年，J Frederic Walker主編的經典作品《甲醛》發行了第一版。
分布情況
生物體
內源性氨基酸絲氨酸是天然甲醛的來源，其代謝產物為甲醛，反應方程式如下，而且產生甘氨酸，因此甲醛天然存在于生物體中。人類會迅速代謝甲醛，將其轉化為甲酸，因此不會積聚在體內。動物暴露于含有同位素標記的甲醛大氣中的實驗表明，即使故意暴露在甲醛環境中，在非呼吸組織中發現的大多數甲醛也是源自內源性產生的甲醛。不過這并不代表甲醛對人體沒有危害，一定量的甲醛還是會給人體健康造成損害。
星際
甲醛是星際介質中檢測到的第一個多原子分子，同時也是第一個穩定的星際有機化合物。自1969年由美國科學家在美國國家射電天文臺使用直徑43米的射電望遠鏡首次發現星際甲醛分子的6.21厘米波長的吸收譜線以來，已經在銀河系的許多地區都觀察到了它。
分子結構
甲醛結構式中含有一個羰基，基由碳氧雙鍵構成，其碳原子以三個sp2雜化軌道分別與氧和另兩個氫原子形成三個σ鍵，這三個鍵在同一平面上。羰基碳原子未雜化的p軌道和氧原子中的一個p軌道彼此重疊起來，形成一個π鍵，與三個σ鍵所成的平面垂直。羰基的平面結構有利于試劑的進攻；另外，氧原子的電負性比碳原子大，π電子云偏向于氧原子，所以羰基是極性基團，這也是羰基性質活潑的原因，氧帶部分負電荷，碳帶部分正電荷。鍵角∠HCH=111.5 °，∠HCO=121.8 °。鍵長：碳氫鍵：120.3 pm、碳氧雙鍵：110 pm。偶極矩7.56×10?3o D。甲醛分子結構也相當于含有兩個醛基，分子中四個原子在同一個平面上。
理化性質
物理性質
純甲醛在室溫下是有刺激性的氣體，沸點21 ℃；易燃，著火溫度為430 ℃；易溶于水、乙醇、乙醚、丙酮。
甲醛水溶液是有刺激性氣味的透明液體，甲醛的羰基碳原子上的電子密度是所有羰基化合物中最低的，所以甲醛在水溶液中主要以水合形式存在。
化學性質
甲醛的反應中心是官能團羰基，能夠發生氧化還原反應、加成反應、羥醛縮合、聚合反應等。
還原反應
將甲醛與氫氣的混合氣體通過熱的鎳催化劑[niè cuī huà jì]，甲醛與氫氣發生加成反應可以被還原成甲醇。
氧化反應
甲醛的還原性比氧化性強，甲醛中可能含有一定量被氧化的甲酸，并且是個吸熱反應。甲醛由于還原強，其蒸汽與空氣混合遇明火容易發生爆炸；此外甲醛也能與新制的氫氧化銅懸濁液反應。
甲醛還可以將弱的氧化劑銀氨絡合物(氨銀配合物，又稱托倫試劑)還原成銀，由于生成的金屬銀附著在容器內壁上，光亮如鏡，故稱為銀鏡反應。反應方程式如下：
歧化反應
甲醛由于沒有α活潑氫，所以會在濃強堿溶液中會發生一種歧化反應，即發生分子間的氧化還原反應得到反應產物甲酸和甲醇。因為這個反應是1895年意大利化學家斯坦尼斯勞·坎尼扎羅首次發現的，所以也被稱為Cannizzaro(康尼查羅)反應。
加成反應
工業上，用甲醛與氫氰酸[qíng huà qīng]，在堿性溶液中發生加成反應生成乙醇，并以此制取氨基酸系列產品，俗稱Mannich反應（一般譯為Mannich反應，簡稱曼氏反應）；
用甲醛和乙炔[yǐ quē]加成生成1，4-2-丁炔-1,4-二醇，再將1，4-丁炔二醇發生加氫反應生產1，4-1,4-丁二醇來制備丁二醇，俗稱Reppe反應（一般譯為列培反應）。
甲醛與亞硫酸鈉能發生加成反應生成甲醛基酸式硫酸鈉鹽，由于反應中1 摩爾甲醛能生成1 mol的氫氧化鈉，因此這個反應也是甲醛定量分析的一種依據。
甲醛還能與氨反應，生成一個特殊的化合物，這個籠狀化合物被叫做烏洛托品(環六亞甲基四胺)或稱六亞甲基四胺(hexamethylene tetramine)，因為其在被硝酸硝化時會產生爆炸性極強的“黑索金”，因此是工業上合成炸藥不可缺少的一種原料。
聚合反應
甲醛容易自身聚合成多聚甲醛，出現渾濁或白色沉淀，不過干燥的甲醛氣體是相當穩定的，甲醛水溶液中加入少量甲醇也可以防止甲醛聚合。
三個甲醛分子能夠聚合成環狀三聚甲醛：
多聚甲醛在少量硫酸催化作用下加熱可以發生解聚反應而放出甲醛，所以甲醛常以多聚體的形式保存，在使用時再解聚。甲醛聚合反應方程式如下：
縮合反應
甲醛和苯酚的反應是首先生成鄰或對羥基苯甲醇，然后繼續與苯酚和甲醛反應，最后可以反應生成PF。酚醛樹脂中加入填料等物質，經過加工后，可以得到酚醛塑料。酚醛塑料俗稱電木，是電的良好絕緣體，大量用來制作各種電訊器材。
制備方法
可用于制備甲醛的原料主要為甲醇、烴[tīng]類和乙醚。其中烴類直接氧化法和乙醚催化氧化法制甲醛產品收率太低，無工業化價值，工業上主要采用甲醇作為原料制備甲醛，可分為脫氫氧化法（銀催化法）和甲醇氧化法（鐵鉬氧化物催化法）。
銀催化法
銀催化法也稱采用銀催化劑的“甲醇過量法”，因為是在甲醇過量的條件下（即甲醇一空氣的爆炸上限以外）進行的操作。采用以浮石為載體的銀做脫氫催化劑進行脫氫反應，同時又通入空氣氧化，把這兩個主反應結合起來，在600-700 ℃時進行。約有一半的甲醛是由氧化反應生成的。甲醇氧化時所放出的熱，足以滿足甲醇脫氫反應時所需的熱。在生產上，開始時需要外部供給一部分熱量，等反應正常進行后，就不再需要外部供熱，因為，總反應是一個放熱反應。在反應氣體中混入了水蒸氣，利用它將一部分反應熱帶走，并防止爆炸。
鐵-鉬氧化物催化法
鐵-鉬氧化物催化法也稱采用鐵鉬氧化物催化劑的“空氣過量法”，該反應是在常壓和300～400 ℃下進行。與傳統銀催化氧化工藝相比，鐵鉬氧化物催化法中甲醛全部由甲醇的氧化放熱反應制得，通過適當控制反應溫度，甲醇轉化率能保持99%以上，副產物除少量二氧化碳和甲酸外，主要是一氧化碳和二甲醚，甲醛產率為88～91%。
鐵-鉬氧化物催化法副反應少，而且少了一個甲醇回收蒸餾設備。
實驗室制備方法
實驗室可采用甲醇氧化法制取甲醛，具體做法是酒精燈加熱螺旋狀的銅絲至其表面為黑色，然后將銅絲放入水浴加熱裝有甲醇的試管，使其接近甲醇液面，待銅絲表面重新變回紅色，再次加熱銅絲并放入試管中，重復幾次可聞到刺激性氣味。
應用領域
防腐殺菌
甲醛能與蛋白質上的氨基反應，從而起到防腐殺菌的作用。35%-40%的甲醛水溶液常被稱作福爾馬林，可以用于浸制生物標本、給種子消毒等。2%的甲醛水溶液可用于給手術器械消毒，10%的甲醛水溶液可用于動物尸體和標本的保存。甲醛的水溶液還可以作為殺蟲劑使用，直接用于處理農作物的種子和根狀莖，可防止黑斑病并強壯根莖。中國廣東、太原市等地在水稻楊花期間用甲醛水溶液噴灑田間，可使水稻增產。
作為助劑
甲醛可作為紡織、造紙、木材工業等的助劑，如在紡織業中使用甲醛，有助于保持面料上印花、染色的持久性。
制作塑料
甲醛易聚合，常溫下即可生成容易純化的三聚甲醛，工業上常用三聚甲醛生產工程塑料——聚甲醛，聚甲醛的機械強度和金屬相近，具有優良的綜合性能，能夠替代部分金屬材料,可用于制作齒輪，導軌，軸承等。
甲醛能夠與苯酚、尿素等發生縮聚反應，工業上可用此性質生產酚醛塑料和氨基塑料。酚醛塑料是一種熱固性塑料，其主要成分PF可通過甲醛和苯酚縮聚制得，具有機械強度高、耐磨、耐熱、耐燃、絕緣性能好、便宜等優點，被廣泛應用于制造絕緣材料、電器元件、日用品等。氨基塑料主要成分是氨基樹脂，應用最多的氨基樹脂是醛樹脂，可以通過甲醛與氨基酸縮聚制得，脲醛塑料無臭無味、耐油并且價格便宜，常用于制作日用品和裝飾品、粘合劑、涂料等。
六亞甲基四胺
六亞甲基四胺又名烏洛托品，可以通過甲醛水溶液和氨水反應制得，其無毒、無臭，對皮膚有刺激作用，是一種重要的化工原料，被廣泛應用于醫藥、塑料、橡膠工業，如制作電玉粉的固化劑、橡膠的硫化促進劑等。
合成纖維
甲醛在合成纖維工業中常用于維尼綸生產的后處理工序，聚乙烯醇纖維具有較好的強度、彈性、拉長率等，但是耐熱水性較差，其與甲醛進行縮醛化反應后可以減少高分子聚合物中的羧基[suō jī]，能夠有效提高其耐熱水性。
醫藥
安全事宜
消防事宜
純甲醛的爆炸范圍為7～73%，其下限為7%。甲醛蒸氣還能與空氣形成爆炸性混合物。純甲醛的閃點為85 ℃（閉杯/氣體）；37.2%甲醛水溶液(醇含量為4.1%)的閃點為75 ℃。甲醛在空氣中的自燃點為430 ℃，若遇高熱，有爆炸的危險。
健康危害
甲醛有毒性，空氣中的甲醛含量達0.01-2 ppm，會刺激到人眼；0.10-11 ppm，會對上呼吸道造成刺激；5-30 ppm，可能會出現咳嗽、胸悶、頭暈等癥狀；50-100 ppm，可能會導致肺水腫、炎癥、肺炎等；大于100 ppm能夠致死。
甲醛也是生物體的代謝中間產物，不過內源性甲醛可與脫氧核糖核酸結合，導致突變或染色體變異。比如，當小鼠的甲醛代謝相關基因ADH5和FANCD2同時去除時，其內源性甲醛可大量積累，誘發血細胞和骨髓細胞降低，大大降低其存活率。
甲醛還有致癌性，基于甲醛暴露量與鼻咽癌、白血病疾病的發生關系的調查，國際癌癥研究機構（IARC）將甲醛歸類為1類致癌物，不過當平均甲醛濃度低于1 ppm且短期甲醛濃度低于4 ppm時，人體患癌癥的相對風險不會增加。
甲醛檢測標準
對民用建筑住宅，需要達到的竣工驗收標準規范為：甲醛濃度小于等于0.08 mg/立方米（采用集中空調的民用建筑，應在空調正常運轉的條件下進行；采用自然通風的，在對外門窗關閉1小時后）。
中國發布的國家標準《居室空氣中甲醛的衛生標準》中明確表示，居室內空氣中甲醛衛生標準規定為0.08 mg/m3。
由于甲醛對人體有一定的危害性，因此對甲醛進行檢測并控制其濃度極為重要，現在檢測甲醛的方法主要有以下三種。
分光光度法
分光光度法是檢測甲醛最普遍適用的方法，其優點是準確高效、技術成熟。常見的有乙酰丙酮法、AHMT法、鉻酸變法、酚試劑分光光度法等等。
電化學法
電化學法是根據化學反應所產生的電流、電量、電勢的變化來測定反應物濃度進行定量分析的方法，常用的甲醛電化學檢測方法主要有示波極譜法和電位法。電化學法的缺點是所受干擾物質多、重復性差。
色譜法
色譜法是一種常見的甲醛檢測的儀器方法，特點是靈敏度高，不易受干擾，主要有三種：離子色譜法，不需要化學試劑、選擇性好、靈敏度高、分析準確；氣相色譜法，無干擾、靈敏準確，但是衍生的硫化物和其他同分異構體難區分；液相色譜法，分離效果好且回收率高，但是以其價格貴。
熒光法
采用乙酰丙酮應熒光法能夠測定微量甲醛，其做法是將甲醛樣本與乙丙溶液混合稀釋，在經紫外光照射后，能夠反射出熒光，經定量分析可以測定甲醛的濃度。該方法操作簡單、能夠快速檢出甲醛。
去除方法
最常用也是最簡便的除甲醛方法是開窗通風，其他還有物理吸附法、光催化氧化法、微生物降解法等。
物理吸附法
物理吸附法除甲醛，常用的有活性炭、沸石、金屬有機物框架材料（MOFs）等，它們均具有很好的吸附能力，使用起來經濟方便，不過甲醛只是從空氣中轉移到了吸附劑中，沒有后續的分解步驟，需要對吸附劑進行定期更新、維護。
光催化氧化法
原理是光催化劑在光照下具有氧化還原能力，能夠使甲醛分解為二氧化碳和水，常用的催化材料有二氧化鈦、鉍[bì]的二元氧化物、鉍的氧酸鹽等。光催化氧化法優點是無毒、穩定、可持續重復利用。
微生物降解法
某些微生物能夠以甲醛為食，并將其轉化為水和二氧化碳等簡單無害的物質。微生物降解法的優點是致力效果好、成本低、綠色環保無二次污染等，缺點則是菌種選擇困難，對環境的要求比較高且凈化的效率比較慢。
參考資料 >