Cyjanowodór: Różnice pomiędzy wersjami
[wersja przejrzana] | [wersja przejrzana] |
m Anulowanie wersji 43444521 autora 79.189.46.11 (dyskusja), w zdaniu jest "więźniów niemieckich obozów zagłady", nie "więźniów niemieckich w obozach zagłady"; przeregagowanie; S→s |
drobne redakcyjne |
||
Linia 83: | Linia 83: | ||
|wikisłownik = cyjanowodór |
|wikisłownik = cyjanowodór |
||
}} |
}} |
||
'''Cyjanowodór''', HCN – [[związki nieorganiczne|nieorganiczny związek chemiczny]] zbudowany z [[wodór|wodoru]], [[węgiel (pierwiastek)|węgla]] i [[azot]]u, będący bezbarwną, lotną i silnie [[toksyczność|trującą]] cieczą o zapachu gorzkich [[migdały|migdałów]] (który może być jednak niewyczuwalny przez niektóre osoby). Z wodą tworzy [[moc kwasu|słaby]] kwas cyjanowodorowy (''kwas pruski''), którego sole noszą nazwę [[cyjanki|cyjanków]]. Znalazł zastosowanie w [[synteza chemiczna|syntezie]] i [[analiza chemiczna|analizie chemicznej]] oraz jako [[pestycydy|pestycyd]]. W czasie [[II wojna światowa|II wojny światowej]] był stosowany |
'''Cyjanowodór''', HCN – [[związki nieorganiczne|nieorganiczny związek chemiczny]] zbudowany z [[wodór|wodoru]], [[węgiel (pierwiastek)|węgla]] i [[azot]]u, będący bezbarwną, lotną i silnie [[toksyczność|trującą]] cieczą o zapachu gorzkich [[migdały|migdałów]] (który może być jednak niewyczuwalny przez niektóre osoby). Z wodą tworzy [[moc kwasu|słaby]] kwas cyjanowodorowy (''kwas pruski''), którego sole noszą nazwę [[cyjanki|cyjanków]]. Znalazł zastosowanie w [[synteza chemiczna|syntezie]] i [[analiza chemiczna|analizie chemicznej]] oraz jako [[pestycydy|pestycyd]]. W czasie [[II wojna światowa|II wojny światowej]] był stosowany pod nazwą [[Cyklon B]] do trucia więźniów w [[obóz zagłady|niemieckich obozach zagłady]]. Zalicza się go do ogólnotrujących [[bojowy środek trujący|bojowych środków trujących]] i jest wpisany do wykazu 3. [[Konwencja o zakazie broni chemicznej|Konwencji o zakazie broni chemicznej]]. |
||
Po raz pierwszy został otrzymany w postaci roztworu w 1782 roku przez [[Carl Scheele|Carla Scheelego]]. W postaci czystej wytworzył go [[Joseph Gay-Lussac]] w 1815 roku{{odn|Patnaik|2003|s=362}}. |
Po raz pierwszy został otrzymany w postaci roztworu w 1782 roku przez [[Carl Scheele|Carla Scheelego]]. W postaci czystej wytworzył go [[Joseph Gay-Lussac]] w 1815 roku{{odn|Patnaik|2003|s=362}}. |
Wersja z 16:38, 22 sie 2015
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ogólne informacje | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Wzór sumaryczny |
HCN | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Inne wzory |
H−C≡N | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Masa molowa |
27,03 g/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Wygląd |
bezbarwna, lotna ciecz o zapachu gorzkich migdałów[1][2][3][4][5] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Identyfikacja | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Numer CAS | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
PubChem |
{{{nazwa}}}, [w:] PubChem, United States National Library of Medicine, CID: (ang.). | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Podobne związki | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Podobne związki | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa) |
Cyjanowodór, HCN – nieorganiczny związek chemiczny zbudowany z wodoru, węgla i azotu, będący bezbarwną, lotną i silnie trującą cieczą o zapachu gorzkich migdałów (który może być jednak niewyczuwalny przez niektóre osoby). Z wodą tworzy słaby kwas cyjanowodorowy (kwas pruski), którego sole noszą nazwę cyjanków. Znalazł zastosowanie w syntezie i analizie chemicznej oraz jako pestycyd. W czasie II wojny światowej był stosowany pod nazwą Cyklon B do trucia więźniów w niemieckich obozach zagłady. Zalicza się go do ogólnotrujących bojowych środków trujących i jest wpisany do wykazu 3. Konwencji o zakazie broni chemicznej.
Po raz pierwszy został otrzymany w postaci roztworu w 1782 roku przez Carla Scheelego. W postaci czystej wytworzył go Joseph Gay-Lussac w 1815 roku[16].
Występowanie
W przyrodzie cyjanowodór występuje w postaci związanej w heterozydach. Szczególnie bogate w nie są nasiona i liście pestkowców, np. gorzkie migdały, pestki brzoskwini i moreli (zawierające amigdalinę), biała koniczyna (linamarynę i lotaustralinę), kora dzikiej wiśni (prusarynę)[3][4][5]. Cyjanowodór jest też obecny w dymie tytoniowym[3].
Otrzymywanie
Skala laboratoryjna
Znaczenie laboratoryjne mają reakcje cyjanków (lub heksacyjanożelazianów(II), jak np. heksacyjanożelazian(II) potasu) z silnymi kwasami i oddestylowanie powstałego cyjanowodoru[1][17]:
- 2KCN + H2SO4 → 2HCN + K2SO4
- NaCN + HCl → HCN + NaCl
- K4[Fe(CN)6] + 6HCl → 6HCN + 4KCl + FeCl2
lub przepuszczanie par siarkowodoru nad stałym cyjankiem rtęci(II)[1]:
- H2S + Hg(CN)2 → 2HCN + HgS
Cyjanowodór można również otrzymać poprzez ogrzewanie metanolu (bez dostępu powietrza w temperaturze 600–950 °C z użyciem katalizatora) lub acetonitrylu (w temperaturze 1100–1300 °C) z amoniakiem oraz poprzez termiczny rozkład formamidu z podwyższonej temperaturze i obniżonym ciśnieniu[17]:
- CH3OH + NH3 → HCN + H2O + H2
- CH3CN + NH3 → 2HCN + 2H2
- HCONH2 → HCN + H2O
Skala przemysłowa
Dawniej cyjanowodór otrzymywano przemysłowo przez zakwaszanie cyjanków (np. NaCN lub Ca(CN)2)[18]. Obecnie stosowane są trzy procesy przemysłowe otrzymywania cyjanowodoru – proces Andrussowa, proces BMA i proces Shawinigan. Jednakże za ok. 25% światowej produkcji cyjanowodoru odpowiada proces Sohio, w którym HCN tworzy się jako produkt uboczny otrzymywania akrylonitrylu z propylenu i amoniaku[19].
Proces Andrussowa
Najważniejszą metodą przemysłowego otrzymywania cyjanowodoru jest proces Andrussowa (opary na reakcji odkrytej w 1927 roku przez Leonida Andrussowa[20]), w którym zachodzi egzotermiczna reakcja metanu z amoniakiem przy udziale tlenu z powietrza[21]:
- CH4 + NH3 + 1,5O2 → HCN + 3H2O ΔH = −474 kJ/mol[9]
Reakcja katalizowana jest przez platynę lub jej stopy z rodem lub irydem[18] (najczęściej stosowany jest katalizator w postaci siatki ze stopu 90% platyny i 10% rodu[22]). Proces prowadzony jest w temperaturze powyżej 1000 °C. Gazy poreakcyjne oczyszcza się z nadmiaru amoniaku za pomocą roztworu siarczanu amonu z dodatkiem kwasu siarkowego. Następnie cyjanowodór jest absorbowany w wodzie (słabo zakwaszonej kwasem siarkowym) i destylowany z tego roztworu[23]. Zaletami tego procesu są długi czas pracy katalizatora, sprawdzona technologia oraz duża czystość otrzymywanego produktu, jednak używany katalizator jest podatny na zatrucie zanieczyszczeniami obecnymi w metanie (wyższe węglowodory, związki siarki i fosforu) przez co wymagana jest duża czystość surowca[9].
Proces BMA
Cyjanowodór jest również otrzymywany w procesie BMA (niem. Blausäure-Methan-Ammoniak, także: proces Degussa). Dochodzi tutaj do reakcji metanu z amoniakiem w wysokiej temperaturze, również przy użyciu katalizatora platynowego[1]:
- CH4 + NH3 → HCN + 3H2 ΔH = +252 kJ/mol[9]
Z uwagi na endotermiczność procesu, konieczne jest dostarczenie ciepła. Jest to realizowane poprzez przepuszczanie surowców przez wiązki aluminiowych rur (od wewnątrz powleczonych warstwą katalizatora) w piecu reakcyjnym, w których mieszanina reakcyjna ogrzewa się do ponad 1200 °C. Po opuszczeniu rur, gaz jest chłodzony do 300 °C. Cyjanowodór jest oczyszczany i wydzielany w podobny sposób, jak w procesie Andrussowa, przy czym jego większa zawartość w gazach poreakcyjnych w porównaniu do pierwszego procesu, pozwala na zmniejszenie rozmiarów aparatury i kosztów[9].
Proces Shawinigan
W procesie tym dochodzi do reakcji gazowych węglowodorów (zazwyczaj propanu) z amoniakiem w koksowym złożu fluidalnym ogrzewanym elektrycznie:
- NH3 + C3H8 → 3HCN + 7H2 ΔH = +634 kJ/mol
Proces zachodzi w temperaturze powyżej 1500 °C i nie wymaga użycia katalizatora. Nie ma również potrzeby stosowania aparatury do absorpcji amoniaku, gdyż przynajmniej 85% ulega przereagowaniu. Istotną wadą jest jednak duże zużycie energii elektrycznej, co ogranicza stosowanie tego procesu do obszarów, w których jest ona tania[9].
Właściwości
Cyjanowodór jest bezbarwną cieczą o intensywnym zapachu gorzkich migdałów – próg wyczuwalności wynosi 0,002–0,005 mg/dm³ powietrza[3][4]. Niektóre osoby mogą go jednak nie wyczuwać[24]. Wykazuje dużą lotność. Łatwo miesza się z wodą i alkoholami. Na powietrzu spala się niebieskim płomieniem[16]. Jego pary tworzą z powietrzem mieszaninę wybuchową (w granicach 6–41% objętościowych[25]. Kwas cyjanowodory jest bardzo słaby (pKa = 9,36)[9].
W zależności od warunków może polimeryzować – jego oligomery obejmują aminomalononitryl (trimer) i diaminomalononitryl (tetramer)[26]. Cyjanowodór utlenia się podczas ogrzewania (300–650 °C) na powietrzu tworząc kwas cyjanowy i w mniejszych ilościach cyjan[27]:
- HCN + O2 → 2HOCN
- 4HCN + O2 → 2(CN)2 + 2H2O
Reakcja katalizowana jest przez złoto i srebro, przy czym katalizatory srebrowe prowadzą do otrzymania cyjanu.
W reakcjach z zasadami tworzy odpowiednie cyjanki[27]:
- HCN + NaOH → NaCN + H2O
- 2HCN + Ca(OH)2 → Ca(CN)2 + H2O
- 2HCN + Na2CO3 → 2NaCN + H2O + CO2[26]
Ulega reakcji addycji do grupy karbonylowej aldehydów i większości ketonów z powstaniem cyjanohydryn:
- RCOR′ + HCN → RC(OH)(CN)R′
Reakcja ta ma znaczenie przemysłowe, a z uwagi na jej niewielką szybkość, jest ona przeważnie przeprowadzana z użyciem słabych zasad (np. cyjanku potasu) w roli katalizatora[27].
Zastosowanie
Jest stosowany do dezynfekcji i deratyzacji pomieszczeń, np. statków lub magazynów. W postaci soli znajduje zastosowanie w przemyśle metalurgicznym, galwanizacji i klasycznej analizie chemicznej (jony CN− silnie kompleksują metale przejściowe)[3][4][5].
Cyjanowodór wykorzystywany jest przede wszystkim przy produkcji metakrylanu metylu w przemyśle tworzyw sztucznych oraz w syntezie do otrzymywania cyjanku potasu i sodu, adyponitrylu, metioniny, chlorku cyjanuru, cyjanu, kwasu nitrylotrioctowego i niektórych pestycydów triazynowych[16].
Stosuje się go również do wykonywania kar śmierci w komorze gazowej. Podczas II wojny światowej był stosowany przez Niemców pod nazwą handlową Cyklon B w masowych egzekucjach w obozach koncentracyjnych. W czasie I wojny światowej próbowano wykorzystywać go jako bojowy środek trujący, jednak bez szczególnego powodzenia[28]. Badania nad jego użyciem w tym celu prowadzone były już w 1915 roku i pod koniec tego roku był umieszczany w mieszaninach z chloroformem, trichlorkiem arsenu i chlorkiem cyny(IV) we francuskich pociskach No. 4[29]. Po raz pierwszy został użyty w działaniach bojowych przez Francję w lipcu 1916 roku. Jego oznaczeniami wojskowymi w tym czasie były Forestite (Francja) i CK (USA i Wielka Brytania)[30]. Obecnie jest objęty wykazem 3. Konwencji o zakazie broni chemicznej[31]
Zagrożenia
Stężenie HCN [mg/m³] |
Skutki działania |
---|---|
300 | natychmiastowy zgon |
200 | zgon po 10 minutach |
120–150 | zgon po 0,5–1 h |
20–40 | słabe objawy po wielogodzinnym narażeniu |
Jest silnie toksyczny (dawka śmiertelna dla człowieka o masie 60 kg wynosi ok. 50–60 mg)[3][4][5]. Cyjanowodór łatwo wchłania się do organizmu przez płuca, skórę i układ pokarmowy, gdzie ulega dysocjacji, a powstające jony cyjankowe CN− łatwo wiążą się z jonami Fe3+ i silnie hamują układ enzymatyczny oksydazy cytochromowej. W efekcie dochodzi do zablokowania przenoszenia tlenu z oksyhemoglobiny do tkanek (krew żylna przy zatruciu cyjankami ma jasnoczerwony kolor, co normalnie jest charakterystyczne dla krwi tętniczej). Zablokowanie enzymów oddechowych jest odwracalne, co wykorzystuje się podczas leczenia osób poszkodowanych – CN− mają znaczne powinowactwo do methemoglobiny, dlatego zatrutemu podaje się azotyn izoamylu lub azotyn sodu, w celu wywołania methemoglobinemii i przywrócenia możliwości transportu tlenu do komórek[3][4][5].
Przypisy
Bibliografia
- Adam Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, wyd. 6, t. 2, Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2010, ISBN 978-83-01-16282-5 .
- Szablon:Konopski
- David R. Lide (red.), CRC Handbook of Chemistry and Physics, wyd. 90, Boca Raton: CRC Press, 2009, ISBN 978-1-4200-9084-0 (ang.).
- Szablon:Patnaik
- Szablon:Ullmann's
- ↑ a b c d Bielański 2010 ↓, s. 743.
- ↑ Błąd w przypisach: Błąd w składni elementu
<ref>
. Brak tekstu w przypisie o nazwieET-Chemia
BŁĄD PRZYPISÓW - ↑ a b c d e f g h i Błąd w przypisach: Błąd w składni elementu
<ref>
. Brak tekstu w przypisie o nazwieWSTW
BŁĄD PRZYPISÓW - ↑ a b c d e f g Błąd w przypisach: Błąd w składni elementu
<ref>
. Brak tekstu w przypisie o nazwieTDChT
BŁĄD PRZYPISÓW - ↑ a b c d e f g Błąd w przypisach: Błąd w składni elementu
<ref>
. Brak tekstu w przypisie o nazwieJPPT
BŁĄD PRZYPISÓW - ↑ a b c Błąd w przypisach: Błąd w składni elementu
<ref>
. Brak tekstu w przypisie o nazwieFrancis
BŁĄD PRZYPISÓW - ↑ a b c Lide 2009 ↓, s. 3-286.
- ↑ Błąd w przypisach: Błąd w składni elementu
<ref>
. Brak tekstu w przypisie o nazwieICSC
BŁĄD PRZYPISÓW - ↑ a b c d e f g h i j k l Błąd w przypisach: Błąd w składni elementu
<ref>
. Brak tekstu w przypisie o nazwieUllmann's
BŁĄD PRZYPISÓW - ↑ Lide 2009 ↓, s. 6-62.
- ↑ Lide 2009 ↓, s. 15-18.
- ↑ Lide 2009 ↓, s. 9-56.
- ↑ a b Cyjanowodór, [w:] Classification and Labelling Inventory, Europejska Agencja Chemikaliów [dostęp 2015-03-10] (ang.).
- ↑ a b Błąd w przypisach: Błąd w składni elementu
<ref>
. Brak tekstu w przypisie o nazwieCID
BŁĄD PRZYPISÓW - ↑ Błąd w przypisach: Błąd w składni elementu
<ref>
. Brak tekstu w przypisie o nazwieCAMEO
BŁĄD PRZYPISÓW - ↑ a b c Patnaik 2003 ↓, s. 362.
- ↑ a b Patnaik 2003 ↓, s. 363.
- ↑ a b Greenwood i Earnshaw 1997 ↓, s. 321.
- ↑ Błąd w przypisach: Błąd w składni elementu
<ref>
. Brak tekstu w przypisie o nazwieLee
BŁĄD PRZYPISÓW - ↑ Błąd w przypisach: Błąd w składni elementu
<ref>
. Brak tekstu w przypisie o nazwieAndrussow-1927
BŁĄD PRZYPISÓW - ↑ Błąd w przypisach: Błąd w składni elementu
<ref>
. Brak tekstu w przypisie o nazwieAndrussow-1935
BŁĄD PRZYPISÓW - ↑ Błąd w przypisach: Błąd w składni elementu
<ref>
. Brak tekstu w przypisie o nazwieKing-2
BŁĄD PRZYPISÓW - ↑ Błąd w przypisach: Błąd w składni elementu
<ref>
. Brak tekstu w przypisie o nazwieET-Chemia-2
BŁĄD PRZYPISÓW - ↑ Błąd w przypisach: Błąd w składni elementu
<ref>
. Brak tekstu w przypisie o nazwieATSDR
BŁĄD PRZYPISÓW - ↑ Patnaik 2003 ↓, s. 366.
- ↑ a b Błąd w przypisach: Błąd w składni elementu
<ref>
. Brak tekstu w przypisie o nazwieKing-1
BŁĄD PRZYPISÓW - ↑ a b c Patnaik 2003 ↓, s. 364.
- ↑ Konopski 2009 ↓, s. 52.
- ↑ Konopski 2009 ↓, s. 41.
- ↑ Konopski 2009 ↓, s. 50.
- ↑ Błąd w przypisach: Błąd w składni elementu
<ref>
. Brak tekstu w przypisie o nazwieOPCW
BŁĄD PRZYPISÓW