Kyanid - Cyanide

Kyanidový anion
Jména
	Preferovaný název IUPAC Kyanid
	Systematický název IUPAC Nitridokarbonát (II)
Identifikátory
Číslo CAS
3D model ( JSmol )
ČEBI
ChemSpider
PubChem CID
UNII
	InChI InChI = 1S/CN/c1-2/q-1 Klíč: XFXPMWWXUTWYJX-UHFFFAOYSA-N ;
	ÚSMĚVY [C-]#N.;
Vlastnosti
Chemický vzorec	CN-;
Molární hmotnost	26,018 g · mol −1
Konjugovaná kyselina	Kyanovodík
	Pokud není uvedeno jinak, jsou údaje uvedeny pro materiály ve standardním stavu (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
	Reference na infobox

Kyanid je chemická sloučenina , která obsahuje skupinu C≡N. Tato skupina, známá jako kyanoskupina , se skládá z atomu uhlíku s trojnou vazbou k atomu dusíku.

V anorganických kyanidech je kyanidová skupina přítomna jako aniont CN ^- . Rozpustné soli , jako je kyanid sodný a kyanid draselný, jsou vysoce toxické. Kyselina kyanovodíková , také známá jako kyanovodík nebo HCN, je vysoce těkavá kapalina, která se vyrábí ve velkém průmyslově. Získává se okyselením kyanidových solí.

Organickým kyanidům se obvykle říká nitrily . V nitrilech je skupina CN spojena kovalentní vazbou na uhlík. Například, v acetonitrilu , kyanidové skupiny je vázána na methyl (CH ₃ ). Ačkoli nitrily obecně neuvolňují kyanidové ionty, kyanohydriny ano a jsou tedy spíše toxické.

Slovo je odvozeno z řeckého kyanos , což znamená tmavě modrá, v důsledku toho, že byl poprvé získán zahřátím pigmentu známého jako pruská modrá .

Lepení

Kyanidový ion je izoelektronický s oxidem uhelnatým as molekulárním dusíkem . Mezi N a C existuje trojná vazba. Záporný náboj je koncentrován na uhlíku.

Výskyt

V přírodě

Odstranění kyanidu z kasavy v Nigérii .

Kyanidy jsou produkovány určitými bakteriemi , houbami a řasami . Je to antifeedant v řadě rostlin. Kyanidy se ve značném množství nacházejí v určitých semenech a ovocných peckách, např. V hořkých mandlích , meruňkách , jablkách a broskvích . Chemické sloučeniny, které mohou uvolňovat kyanid, jsou známé jako kyanogenní sloučeniny. V rostlinách jsou kyanidy obvykle vázány na molekuly cukru ve formě kyanogenních glykosidů a brání rostlinu před býložravci . Kořeny manioku (také nazývané maniok), důležité jídlo podobné bramborám pěstované v tropických zemích (a základna, ze které se tapioka vyrábí), také obsahují kyanogenní glykosidy.

Madagaskaru bambusu cathariostachys madagascariensis vytváří kyanidu jako odstrašující prostředek pro pastvu. V reakci na to zlatý bambusový lemur , který jí bambus, vyvinul vysokou toleranci vůči kyanidu.

Mezihvězdné médium

Kyanid radikální · CN byl identifikován v mezihvězdném prostoru . Kyanogen (CN) ₂ se používá k měření teploty mezihvězdných plynových mraků .

Pyrolýza a produkt spalování

Kyanovodík se vyrábí spalováním nebo pyrolýzou určitých materiálů za podmínek nedostatku kyslíku . Například, může být detekován v výfuku ze spalovacích motorů a tabákového kouře. Některé plasty , zejména ty, které pocházejí z akrylonitrilu , uvolňují po zahřátí nebo spálení kyanovodík.

Kofaktor

Tyto hydrogenase enzymy obsahují kyanidu ligandy připojené na železo ve svých aktivních místech. Biosyntéza kyanidu v [NiFe] -hydrogenases výtěžek z karbamoylfosfátu , který převádí na cysteinu thiokyanátu , KN ^- dárce.

Organické deriváty

V nomenklatuře IUPAC se organické sloučeniny, které mají funkční skupinu –C≡N, nazývají nitrily . Příkladem nitrilu je CH ₃ CN, acetonitril . Nitrily obvykle neuvolňují kyanidové ionty. Funkční skupina s hydroxylem a kyanidem vázaným na stejný uhlík se nazývá kyanohydrin . Na rozdíl od nitrilů kyanohydridiny uvolňují kyanovodík . V anorganické chemii, soli obsahující C≡N ^- ion, se označují jako kyanidy . I když kyanidový ion obsahuje atom uhlíku, není obvykle považován za organický.

Reakce

Protonace

Kyanid je základní. PKa kyanovodíku je 9,21. Přidání kyseliny do roztoků kyanidových solí tedy uvolňuje kyanovodík .

Hydrolýza

Kyanid je ve vodě nestabilní, ale reakce je pomalá, přibližně do 170 ° C. Je podroben hydrolýze za vzniku amoniaku a mravenčanu , které jsou mnohem méně toxické než kyanid:

CN ^- + 2 H ₂ O → HCO ₂^- + NH ₃

kyanidhydroláza je enzym, který katalyzuje tuto reakci.

Alkylace

Vzhledem k vysoké nukleofilnosti kyanidového aniontu jsou kyanoskupiny snadno zavedeny do organických molekul vytlačením halogenidové skupiny (např. Chlorid na methylchloridu ). Organickým kyanidům se obecně říká nitrily. V organické syntéze je kyanid C-1 synthon ; tj. může být použit k prodloužení uhlíkového řetězce o jeden, při zachování schopnosti být funkcionalizován .

RX + CN ^- → RCN + X ^-

Redox

Kyanid iont je redukční a oxiduje silnými oxidačními činidly , jako je molekulární chlor (Cl ₂ ), chlornanu (CIO ^- ) a peroxid vodíku (H ₂ O ₂ ). Tato oxidační činidla se používají k ničení kyanidů v odpadních vodách z těžby zlata .

Komplexace kovů

Kyanidový anion reaguje s přechodovými kovy za vzniku vazeb M-CN . Tato reakce je základem toxicity kyanidu. Vysokou afinitu kovů k tomuto aniontu lze přičíst jeho zápornému náboji, kompaktnosti a schopnosti zapojit se do vazby π.

Mezi nejdůležitější kyanidové koordinační sloučeniny patří ferokyanid draselný a pigment pruská modř , které jsou v podstatě netoxické díky těsné vazbě kyanidů na centrální atom železa. Pruská modř byla poprvé omylem vyrobena kolem roku 1706 zahříváním látek obsahujících železo, uhlík a dusík a následně byly vyrobeny další kyanidy (a pojmenované po ní). Mezi mnoha způsoby použití pruská modrá dává modrou barvu modrotiskům , modrání a kyanotypům .

Výroba

Hlavním procesem používaným k výrobě kyanidů je Andrussowův proces, při kterém se z metanu a amoniaku vyrábí plynný kyanovodík za přítomnosti kyslíku a platinového katalyzátoru .

2 CH ₄ + 2 NH ₃ + 3 O ₂ → 2 HCN + 6 H ₂ O

Kyanid sodný, prekurzor většiny kyanidů, se vyrábí zpracováním kyanovodíku s hydroxidem sodným :

HCN + NaOH → NaCN + H ₂ O

Toxicita

Mnoho kyanidů je vysoce toxických. Kyanid anion je inhibitor z enzymu cytochrom c oxidázy (také známý jako aa ₃ ), čtvrtý komplex elektronový dopravní řetěz nalézt ve vnitřní membráně z mitochondrií z eukaryotických buněk. V tomto proteinu se váže na železo. Vazba kyanidu na tento enzym brání transportu elektronů z cytochromu c do kyslíku. Výsledkem je narušení řetězce přenosu elektronů, což znamená, že buňka již nemůže aerobně produkovat ATP pro energii. Postiženy jsou zejména tkáně, které jsou vysoce závislé na aerobním dýchání , jako je centrální nervový systém a srdce . Toto je příklad histotoxické hypoxie .

Nejnebezpečnější sloučeninou je kyanovodík , což je plyn, který zabíjí vdechováním. Z tohoto důvodu je při práci s kyanovodíkem nutné nosit respirátor dodávaný z externího zdroje kyslíku. Kyanovodík se vyrábí přidáním kyseliny do roztoku obsahujícího kyanidovou sůl. Alkalické roztoky kyanidu jsou bezpečnější k použití, protože nevyvíjejí plynný kyanovodík. Kyanovodík může být produkován spalováním polyurethanů ; z tohoto důvodu se polyuretany nedoporučují používat v domácím a leteckém nábytku. Orální požití malého množství tuhého kyanidu nebo kyanidového roztoku o velikosti pouhých 200 mg nebo expozice kyanidu ve vzduchu 270 ppm stačí k usmrcení během několika minut.

Organické nitrily neuvolňují kyanidové ionty, a proto mají nízkou toxicitu. Naproti tomu sloučeniny, jako je například trimethylsilyl-kyanidu (CH ₃ ) ₃ SiCN snadno uvolnit HCN nebo kyanidových iontů při kontaktu s vodou.

Protijed

Hydroxokobalamin reaguje s kyanidem za vzniku kyanokobalaminu , který lze bezpečně eliminovat ledvinami. Tato metoda má tu výhodu, že se vyhýbá tvorbě methemoglobinu (viz níže). Tato sada protilátek se prodává pod značkou Cyanokit a byla schválena americkým úřadem FDA v roce 2006.

Starší kyanidová protilátka obsahovala podání tří látek: amylnitritové perly (podávané inhalačně), dusitan sodný a thiosíran sodný . Cílem antidota bylo vygenerovat velkou zásobu železitého železa (Fe ³⁺ ), aby soutěžilo o kyanid s cytochromem a ₃ (takže kyanid se bude vázat spíše na protijed než na enzym). Tyto nitrily oxidovat hemoglobinu na methemoglobinu , který soutěží s cytochromoxidázy pro kyanidového iontu. Vytvoří se kyanmethemoglobin a obnoví se enzym cytochrom oxidázy . Hlavním mechanismem pro odstranění kyanidu z těla je enzymatickou konverzi na thiokyanát od mitochondriální enzymu rhodanese . Thiokyanát je relativně netoxická molekula a je vylučován ledvinami. K urychlení této detoxikace je podáván thiosíran sodný, který poskytuje donor síry pro rodanese , potřebný k výrobě thiokyanátu.

Citlivost

Minimální úrovně rizika (MLR) nemusí chránit před opožděnými účinky na zdraví nebo účinky na zdraví získanými po opakované subletální expozici, jako je přecitlivělost, astma nebo bronchitida . MRL lze revidovat po nahromadění dostatečných údajů.

Aplikace

Hornictví

Kyanid je produkován především pro těžbu ze zlata a stříbra : Pomáhá rozpouštět tyto kovy, které umožňují oddělení od ostatních těles. Při kyanidovém procesu se jemně mletá vysoce kvalitní ruda smíchá s kyanidem (v poměru asi 1: 500 dílů NaCN k rudě); rudy nízké jakosti se naskládají na hromady a postříkají se roztokem kyanidu (v poměru asi 1: 1000 dílů NaCN k rudě). Drahé kovy jsou komplexovány kyanidovými anionty za vzniku rozpustných derivátů, např. [Au (CN) ₂ ] ^- a [Ag (CN) ₂ ] ^- .

4 Au + 8 NaCN + O ₂ + 2 H ₂ O → 4 Na [Au (CN) ₂ ] + 4 NaOH

Stříbro je méně „ušlechtilé“ než zlato a často se vyskytuje jako sulfid, v takovém případě není vyvolán redox (není vyžadován žádný O ₂ ). Místo toho dochází k výtlakové reakci:

Ag ₂ S + 4 NaCN + H ₂ O → 2 Na [Ag (CN) ₂ ] + NaSH + NaOH

"Těhotná tekutina" obsahující tyto ionty se oddělí od pevných látek, které se vyhodí do odkaliště nebo vyčerpané hromady, přičemž odstranitelné zlato bude odstraněno. Kov se získá z "těhotného roztoku" redukcí zinkovým prachem nebo adsorpcí na aktivní uhlí . Tento proces může mít za následek environmentální a zdravotní problémy. Po přelévání odkališť ve zlatých dolech následovala řada ekologických katastrof . Kontaminace vodních cest kyanidem má za následek četné případy úmrtnosti lidských a vodních druhů.

Vodný kyanid se rychle hydrolyzuje, zejména na slunci. Může mobilizovat některé těžké kovy, jako je rtuť, pokud jsou přítomny. Zlato může být také spojeno s arsenopyritem (FeAsS), který je podobný pyritu železa (bláznivé zlato), kde polovina atomů síry je nahrazena arsenem . Arsenopyritové rudy obsahující zlato jsou podobně reaktivní vůči anorganickému kyanidu.

Průmyslová organická chemie

Druhá hlavní aplikace kyanidů alkalických kovů (po těžbě) je při výrobě sloučenin obsahujících CN, obvykle nitrilů. Acylkyanidy se vyrábějí z acylchloridů a kyanidu. Kyanogen , kyanogenchlorid a trimerkyanurový chlorid jsou odvozeny od kyanidů alkalických kovů.

Lékařské využití

Kyanidová sloučenina nitroprusid sodný se používá hlavně v klinické chemii k měření ketolátek v moči hlavně jako sledování diabetických pacientů. Příležitostně se používá v nouzových lékařských situacích k rychlému snížení krevního tlaku u lidí; používá se také jako vazodilatátor při cévním výzkumu. Kobalt v umělém vitaminu B ₁₂ obsahuje kyanidový ligand jako artefakt procesu čištění; toto musí tělo odstranit, než bude molekula vitaminu aktivována pro biochemické použití. Během první světové války byla sloučenina kyanidu měďnatého japonskými lékaři krátce použita k léčbě tuberkulózy a malomocenství .

Nelegální rybolov a pytláctví

Kyanidy jsou nezákonně používány k odchytu živých ryb v blízkosti korálových útesů pro akvária a trhy s mořskými plody. Tato praxe je kontroverzní, nebezpečná a škodlivá, ale je vedena lukrativním trhem s exotickými rybami.

Je známo, že pytláci v Africe používají kyanid k otravě napajedel, k zabíjení slonů pro jejich slonovinu.

Hubení škůdců

Kyanidová zařízení M44 se ve Spojených státech používají k zabíjení kojotů a dalších psovitých šelem. Kyanid se také používá na hubení škůdců na Novém Zélandu , zejména pro vačice , zavedený vačnatec, který ohrožuje ochranu původních druhů a šíří tuberkulózu mezi skotem. Vačice se mohou stát návnadou plaché, ale použití pelet obsahujících kyanid snižuje ostych návnady. Je známo, že kyanid zabíjí původní ptáky, včetně ohroženého kiwi . Kyanid je účinný také při hubení kloka dama , dalšího zavlečeného vačnatého škůdce na Novém Zélandu. K uchovávání, manipulaci a používání kyanidu na Novém Zélandu je nutná licence.

Kyanidy se používají jako insekticidy pro fumigaci lodí. Kyanidové soli se používají k zabíjení mravenců a na některých místech byly použity jako jed na krysy (méně toxický jed arzen je běžnější).

Niche používá

Ferokyanid draselný se používá k dosažení modré barvy na litých bronzových sochách během konečné dokončovací fáze sochy. Sama o sobě vytvoří velmi tmavý odstín modré a často se mísí s jinými chemikáliemi, aby se dosáhlo požadovaného odstínu a odstínu. Nanáší se pomocí pochodně a malířského štětce a přitom nosí standardní bezpečnostní vybavení používané pro jakoukoli aplikaci patiny: gumové rukavice, ochranné brýle a respirátor. Skutečné množství kyanidu ve směsi se liší podle receptur používaných každou slévárnou.

Kyanid se také používá při výrobě šperků a některých druhů fotografií, jako je tónování sépie .

I když se obvykle považuje za toxický, kyanid a kyanohydriny zvyšují klíčivost u různých druhů rostlin.

Otrava člověka

Úmyslné otravy lidí kyanidem se v historii vyskytly mnohokrát. Běžné soli, jako je kyanid sodný, jsou nestálé, ale rozpustné ve vodě, takže jsou při požití jedovaté. Kyanovodík je plyn, díky čemuž je bez rozdílu nebezpečnější, ale je lehčí než vzduch a rychle se rozptýlí do atmosféry, což z něj činí neúčinnou chemickou zbraň . Otrava kyanovodíkem je účinnější v uzavřeném prostoru, jako je plynová komora . Nejvýrazněji, kyanovodík uvolní z pelet Cyklon-B byl používán značně v vyhlazovacích táborech z holocaustu .

Potravinářská přídatná látka

Vzhledem k vysoké stabilitě jejich komplexu se železem se ferokyanidy (ferokyanid sodný E535, ferokyanid draselný E536 a ferokyanid vápenatý E538) v lidském těle nerozkládají na smrtelné úrovně a používají se v potravinářském průmyslu jako např. Protispékavé činidlo v kuchyňské soli .

Chemické testy na kyanid

Kyanid je kvantifikován potenciometrickou titrací , což je metoda široce používaná při těžbě zlata. Lze jej také stanovit titrací stříbrným iontem. Některé analýzy začínají proplachováním okyseleného vroucího roztoku vzduchem a vháněním par do zásaditého absorpčního roztoku. Kyanidová sůl absorbovaná v zásaditém roztoku se poté analyzuje.

Kvalitativní testy

Kvůli notoricky známé toxicitě kyanidu bylo zkoumáno mnoho metod. Benzidin poskytuje modré zabarvení v přítomnosti ferrikyanidu . Síran železnatý přidaný do roztoku kyanidu, jako je filtrát z testu fúze sodíku , dává pruskou modř . Roztok para -benzochinonu v DMSO reaguje s anorganickým kyanidem za vzniku kyano fenolu , který je fluorescenční . Pokud je test pozitivní, osvětlení ultrafialovým světlem poskytne zeleno/modrou záři.

Reference

externí odkazy

Bezpečnostní údaje (francouzsky):

Institut national de recherche et de sécurité (1997). „ Cyanure d'hydrogène et solutions aqueuses “. Fiche toxicologique č. 4 , Paříž: INRS, 5 s. (Soubor PDF, (ve francouzštině) )
Institut national de recherche et de sécurité (1997). " Cyanure de sodný. Cyanure de draselný ". Fiche toxicologique č. 111 , Paříž: INRS, 6 s. (Soubor PDF, (ve francouzštině) )

Languages

In other projects