Kyselina kyanovodíková | |||
---|---|---|---|
| |||
Všeobecné | |||
Systematický název |
Kyanovodík, kyanovodík | ||
Tradiční jména | hydrokyanid; kyanovodík, kyselina kyanovodíková | ||
Chem. vzorec | HCN | ||
Krysa. vzorec | HCN | ||
Fyzikální vlastnosti | |||
Stát | bezbarvý toxický plyn nebo bezbarvá těkavá kapalina se štiplavým zápachem | ||
Molární hmotnost | 27,0253 g/ mol | ||
Hustota | 0,687 g/cm³ | ||
Dynamická viskozita | 0,201 Pa s | ||
Ionizační energie | 13,6 ± 0,1 eV [2] | ||
Tepelné vlastnosti | |||
Teplota | |||
• tání | -13,4 °C | ||
• vroucí | 26,7 °C | ||
• bliká | -17,8 °C | ||
Meze výbušnosti | 5,6 ± 0,1 obj. % [2] | ||
Mol. tepelná kapacita | (průměr pro plyn a kapalinu) 1,97 J/(mol K) | ||
Tlak páry | 630 ± 1 mmHg [2] | ||
Chemické vlastnosti | |||
Disociační konstanta kyseliny | 9.21 | ||
Rozpustnost | |||
• ve vodě | v jakémkoliv poměru | ||
Optické vlastnosti | |||
Index lomu | 1,2675 | ||
Struktura | |||
Dipólový moment | 2,98 D | ||
Klasifikace | |||
Reg. Číslo CAS | 74-90-8 | ||
PubChem | 768 | ||
Reg. číslo EINECS | 200-821-6 | ||
ÚSMĚVY | C#N | ||
InChI | InChI=lS/CHN/cl-2/hlHLELOWRISYMNNSU-UHFFFAOYSA-N | ||
RTECS | MW6825000 | ||
CHEBI | 18407 | ||
UN číslo | 1051 | ||
ChemSpider | 748 a 19951400 | ||
Bezpečnost | |||
Limitní koncentrace | 0,3 mg / m 3 (maximálně jednorázově) [1] | ||
LD 50 | 3,7 mg/kg (myši, orálně) | ||
Toxicita | Extrémně toxický, SDYAV | ||
Ikony ECB | |||
NFPA 704 |
![]() |
||
Údaje jsou založeny na standardních podmínkách (25 °C, 100 kPa), pokud není uvedeno jinak. | |||
Mediální soubory na Wikimedia Commons |
Kyselina kyanovodíková ( kyanovodíková ) ( kyanovodík , kyanovodík , kyanovodík [3] ) je chemická sloučenina se vzorcem HCN. Bezbarvá, vysoce těkavá, vysoce pohyblivá, jedovatá kapalina s nepříjemným zápachem [4] (někteří lidé ji nejsou schopni cítit, práh citlivosti se v populaci velmi liší [5] [6] ).
Kyselina kyanovodíková se nachází v některých rostlinách, koksárenském plynu , tabákovém kouři a uvolňuje se při tepelném rozkladu nylonu , polyuretanů .
Mísitelný ve všech poměrech s vodou , ethanolem , diethyletherem . Je také mísitelný s mnoha dalšími alkoholy a ethery, aromatickými uhlovodíky a tetrachlormethanem [4] .
Molekula HCN má lineární strukturu [7] [8] s meziatomovými vzdálenostmi H–C 0,1064 nm a C≡N 0,1156 nm a je silně polární ( elektrický dipólový moment μ = 0,992⋅10 −29 C m ) [4] .
Bezvodý kyanovodík je vysoce ionizující rozpouštědlo, elektrolyty v něm rozpuštěné se dobře disociují na ionty. Jeho relativní permitivita při 25 °C je [4] 106,8 (vyšší než u vody ). To je způsobeno lineárním spojením polárních molekul HCN v důsledku tvorby vodíkových vazeb .
Bod tání −13,29 °C, bod varu +25,65 °C. Hustota 0,71618 g/cm3 při 0 °C, 0,68708 g/cm3 při 0 °C [4] .
Kritický tlak 4,95 MPa, kritická teplota +183,5 °C, kritická hustota 0,195 g/cm 3 [4] .
Index lomu nD = 1,26136 (20 °C) [4] .
Entalpie vzniku je 132 kJ/mol, entalpie tání je 8,41 kJ/mol, entalpie odpařování je 25,2 kJ/mol. Entalpie spalování −663 kJ/mol. Entropie 201,71 J / (mol K) (při 298 K) [4] .
Dynamická viskozita 0,183 mPa·s, kinematická viskozita 17,78 mN/m [4] .
Specifický elektrický odpor kapalné kyseliny kyanovodíkové je 10 5 Ohm·m [4] .
Pevná kyselina kyanovodíková za normálního tlaku existuje ve dvou krystalických modifikacích. Při teplotách pod -102,78 °C tvoří kosočtverečné krystaly , prostorová skupina I 2 mm , parametry buňky a = 0,413 nm , b = 0,485 nm , c = 0,434 nm , Z = 2 . Nad touto teplotou se transformuje na tetragonální krystaly , prostorová grupa I 4 mm , parametry buňky a = 0,463 nm , c = 0,434 nm , Z = 2 [4] .
Velmi slabá jednosytná kyselina : její disociační konstanta K a = 1,32⋅10 −9 , pK a = 8,88 (při 18 °C) [4] . Tvoří soli s kovy - kyanidy . Interaguje s oxidy a hydroxidy alkalických kovů a kovů alkalických zemin .
Páry kyseliny kyanovodíkové hoří na vzduchu fialovým plamenem za vzniku H 2 O, CO a N 2 . Teplota samovznícení na vzduchu je 538 °C. Bod vzplanutí -18 °C. Výbušná koncentrace par HCN ve vzduchu je 4,9–39,7 % [4] .
Ve směsi kyslíku a fluoru hoří za uvolnění velkého množství tepla:
kJ.Kyselina kyanovodíková je široce používána v organické syntéze. Reaguje s karbonylovými sloučeninami za vzniku kyanohydrinů :
S chlorem , bromem a jodem přímo tvoří halogenidy kyanidu:
S halogenalkany - nitrily (Kolbeho reakce):
Reaguje s alkeny a alkyny přidáním vícenásobných vazeb:
Snadno polymeruje v přítomnosti báze (často s explozí). Tvoří adukty , např. HCN-CuCl.
Když se rozloží vodou, poskytuje mravenčan amonný nebo formamid
Kyanoskupina v kombinaci se železem dává sytou jasně modrou barvu. Dobře známá sloučenina je pruská modř , směs hexakyanoželezitanů se vzorcem Fe7(CN)18. Pruskou modř obdržel v roce 1704 německý mistr Johann Jakob Diesbach, který připravoval barvy pro umělce. A již v roce 1782 získal švédský chemik Karl Scheele z pruské modři kyselinu kyanovodíkovou (modrou).
Kyselina kyanovodíková je vysoce toxická a smrtelně jedovatá. Jde o látku, která způsobuje kyslíkové hladovění tkáňového typu [9] . Současně je pozorován vysoký obsah kyslíku v arteriální i venózní krvi a tím snížení arterio-venózního rozdílu, prudké snížení spotřeby kyslíku tkáněmi s poklesem tvorby oxidu uhličitého v nich . Kyselina kyanovodíková a její soli rozpuštěné v krvi se dostávají do tkání, kde interagují s trojmocnou formou cytochromoxidázy železa . V kombinaci s kyanidem ztrácí cytochromoxidáza svou schopnost přenášet elektrony na molekulární kyslík . V důsledku selhání posledního článku oxidace je zablokován celý dýchací řetězec a vzniká tkáňová hypoxie . S arteriální krví je kyslík dodáván do tkání v dostatečném množství, ale není jimi absorbován a přechází v nezměněné podobě do žilního řečiště. Současně jsou narušeny procesy tvorby makroergů , které jsou nezbytné pro normální činnost různých orgánů a systémů. Aktivuje se glykolýza , to znamená, že se obnoví výměna z aerobní na anaerobní. Potlačena je i aktivita dalších enzymů - katalázy , peroxidázy , laktátdehydrogenázy .
V důsledku tkáňové hypoxie , která se vyvíjí pod vlivem kyseliny kyanovodíkové, jsou primárně narušeny funkce centrálního nervového systému .
V důsledku akutní otravy dochází k prudkému zvýšení frekvence a hloubky dýchání . Rozvíjející se dušnost by měla být považována za kompenzační reakci těla na hypoxii . Stimulační účinek kyseliny kyanovodíkové na dýchání je způsoben excitací chemoreceptorů karotického sinu a přímým účinkem jedu na buňky dýchacího centra. Počáteční excitace dýchání s rozvojem intoxikace je nahrazena jeho útlakem až do úplného zastavení. Příčinou těchto poruch je tkáňová hypoxie a vyčerpání energetických zdrojů v buňkách karotického sinu a v centrech prodloužené míchy .
Kyselina kyanovodíková proniká do krve a snižuje schopnost buněk vnímat kyslík z proudící krve. A protože nervové buňky potřebují kyslík více než ostatní, jsou první, kdo jeho působením trpí. V počátečním období intoxikace je pozorováno zpomalení srdeční frekvence . Ke zvýšení krevního tlaku a zvětšení minutového objemu srdce dochází jednak v důsledku excitace chemoreceptorů karotického sinu a buněk vazomotorického centra kyselinou kyanovodíkovou jednak a uvolňováním katecholaminů z nadledvinek . a v důsledku toho vazospasmus na straně druhé. V budoucnu klesá krevní tlak , zrychluje se puls , rozvíjí se akutní kardiovaskulární selhání a dochází k zástavě srdce .
Zvyšuje se obsah erytrocytů v krvi , což se vysvětluje reflexním stahem sleziny v reakci na rozvíjející se hypoxii . Barva žilní krve se stává jasně šarlatovou kvůli nadměrnému obsahu kyslíku , který není absorbován tkáněmi. Arterio-venózní rozdíl v kyslíku se prudce snižuje. Když je tkáňové dýchání potlačeno, mění se jak plyn, tak biochemické složení krve. Obsah CO 2 v krvi klesá v důsledku menší tvorby a zvýšeného uvolňování při hyperventilaci . To vede na počátku rozvoje intoxikace k plynné alkalóze , která se mění v metabolickou acidózu , která je důsledkem aktivace glykolýz . V krvi se hromadí nezoxidované produkty metabolismu. Zvyšuje se obsah kyseliny mléčné, zvyšuje se obsah acetonových tělísek, je zaznamenána hyperglykémie . Porušení redoxních procesů v tkáních vede k hypotermii . Kyselina kyanovodíková a její soli tedy způsobují tkáňovou hypoxii a související respirační , oběhové , metabolické a centrální nervové funkce , jejichž závažnost závisí na závažnosti intoxikace .
Jako mnoho jiných kyselin , kyselina kyanovodíková je korozivní pro kovy [10] .
Bylo prokázáno, že neurony jsou schopny produkovat endogenní kyselinu kyanovodíkovou (kyanovodík, HCN) po aktivaci endogenními nebo exogenními opioidy a že produkce endogenní kyseliny kyanovodíkové neurony zvyšuje aktivitu NMDA receptorů a může tak hrát důležitou roli. při přenosu signálu mezi neurony ( neurotransmise ) . K plnému projevení analgetického účinku endogenních a exogenních opioidů byla navíc nutná tvorba endogenního kyanidu a látky, které snižují tvorbu volného HCN, dokázaly snížit (ale ne zcela eliminovat) analgetický účinek endogenních a exogenních opioidů. . Bylo navrženo, že endogenní kyselina kyanovodíková může být neuromodulátorem [11] .
Je také známo, že stimulace muskarinových cholinergních receptorů feochromocytomových buněk v kultuře jimi zvyšuje tvorbu endogenní kyseliny kyanovodíkové, avšak stimulace muskarinových acetylcholinových receptorů CNS u živého potkana vede naopak ke snížení tvorba endogenní kyseliny kyanovodíkové [12] .
Bylo také prokázáno, že kyselina kyanovodíková je vylučována leukocyty v procesu fagocytózy a je schopna zabíjet patogenní mikroorganismy [11] .
Je možné, že vazodilatace způsobená nitroprusidem sodným je spojena nejen s tvorbou oxidu dusnatého (mechanismus společný pro všechny vazodilatátory nitrátové skupiny, jako je nitroglycerin , nitrosorbid), ale také s tvorbou kyanidu. Je možné, že endogenní kyanid a thiokyanát vzniklý při jeho neutralizaci v organismu se podílí na regulaci funkcí kardiovaskulárního systému, na zajištění vazodilatace a jsou jednou z endogenních antihypertenziv [13] .
V současné době existují tři nejběžnější způsoby výroby kyseliny kyanovodíkové v průmyslovém měřítku:
(za přítomnosti vlhkosti)
Tato reakce je někdy základem náhodných otrav, protože kyselina přeměňuje netěkavou kyanidovou sůl na plynný kyanovodík.
Laboratorně ji lze získat interakcí červené krevní soli a zředěné kyseliny: [14]
Je to surovina pro výrobu akrylonitrilu , methylmethakrylátu , adiponitrilu a dalších sloučenin. Velké množství jeho derivátů se používá při těžbě drahých kovů z rud, při galvanoplastickém zlacení a stříbření, při výrobě aromatických látek, chemických vláken, plastů, pryže , organického skla, stimulátorů růstu rostlin a herbicidů .
Poprvé byla kyselina kyanovodíková jako bojová chemická látka použita francouzskou armádou 1. července 1916 na řece Sommě [15] . Kvůli nedostatku kumulativních vlastností a nízkému odporu na zemi však jeho následné použití v této kapacitě přestalo.
Kyselina kyanovodíková byla hlavní složkou Zyklonu B , což byl během druhé světové války nejoblíbenější insekticid v Evropě a nacisté jej také používali k zabíjení lidí v koncentračních táborech. V některých státech USA byla kyselina kyanovodíková používána v plynových komorách jako jedovatá látka při výkonu rozsudků smrti ; toto bylo naposledy provedeno v Arizoně v roce 1999 [16] . Smrt obvykle nastává během 5-15 minut.
Soli kyseliny kyanovodíkové se nazývají kyanidy . Všechny kyanidy, stejně jako samotná kyselina, jsou vysoce toxické. Kyanidy podléhají silné hydrolýze . Při skladování vodných roztoků kyanidů za přístupu oxidu uhličitého se rozkládají:
Iont CN - (isoelektronický k molekule CO ) je obsažen jako ligand ve velkém množství komplexních sloučenin d-prvků. Komplexní kyanidy v roztocích jsou velmi stabilní.
Kyanidy těžkých kovů jsou tepelně nestabilní; ve vodě, kromě kyanidu rtuťnatého (Hg (CN) 2 ), jsou nerozpustné. Při oxidaci tvoří kyanidy soli - kyanáty :
Mnoho kovů působením přebytku kyanidu draselného nebo kyanidu sodného poskytuje komplexní sloučeniny , které se používají například k extrakci zlata a stříbra z rud:
Kyselina kyanovodíková – nejsilnější jed s obecným toxickým účinkem , blokuje buněčnou cytochromoxidázu , což vede k těžké tkáňové hypoxii . Poloviční letální dávky (LD 50 ) a koncentrace kyseliny kyanovodíkové [17] :
Při vdechování kyseliny kyanovodíkové v malých koncentracích se objevuje škrábání v krku, hořká chuť v ústech, bolest hlavy, nevolnost , zvracení , bolest za hrudní kostí. S nárůstem intoxikace se snižuje tepová frekvence, zvyšuje se dušnost, rozvíjejí se křeče a dochází ke ztrátě vědomí. Zároveň nedochází k cyanóze (obsah kyslíku v krvi je dostatečný, je narušena jeho utilizace v tkáních).
Při vdechování kyseliny kyanovodíkové ve vysokých koncentracích nebo při jejím požití se objevují klonicko-tonické křeče a téměř okamžitá ztráta vědomí v důsledku ochrnutí dýchacího centra. Smrt může nastat během několika minut.
V lidském těle je metabolitem kyseliny kyanovodíkové thiokyanát (thiokyanát) SCN- , který vzniká při jeho interakci se sírou působením enzymu rhodanasy .
Pro léčbu otravy kyselinou kyanovodíkovou je známo několik protijedů , které lze rozdělit do dvou skupin. Terapeutický účinek jedné skupiny antidot je založen na jejich interakci s kyselinou kyanovodíkovou za vzniku netoxických produktů. Mezi taková léčiva patří například koloidní síra a různé polythionáty , které přeměňují kyselinu kyanovodíkovou na málo toxický thiokyanát , dále aldehydy a ketony ( glukóza , dihydroxyaceton atd.), které chemicky váží kyselinu kyanovodíkovou za vzniku kyanhydrinů . Další skupinou protijedů jsou léky, které způsobují tvorbu methemoglobinu v krvi : kyselina kyanovodíková se váže na methemoglobin a nedosahuje cytochromoxidázy . Jako látky tvořící methemoglobin se používá methylenová modř , stejně jako soli a estery kyseliny dusité .
Srovnávací hodnocení protijedů: methylenová modř chrání před dvěma letálními dávkami, thiosíran sodný a tetrathiosíran sodný - od tří dávek, dusitan sodný a ethylnitrit - ze čtyř dávek, methylenová modř spolu s tetrathiosíranem - ze šesti dávek, amylnitrit spolu s thiosíranem - od deset dávek , dusitan sodný spolu s thiosíranem - z dvaceti letálních dávek kyseliny kyanovodíkové.
MPC [1] ve vzduchu pracovního prostoru je 0,3 mg/m 3 (maximálně jednorázově). Podle [18] při nebezpečné koncentraci lidé s největší pravděpodobností nebudou cítit; a podle [19] může být práh vnímání pachu 5,6 mg/m 3 .
![]() | |
---|---|
V bibliografických katalozích |
|
kyanidy | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|