Waterstofcyanide

Waterstofcyanide
IUPAC-naam	waterstofcyanide
Hydrocyaanzuur prussinezuur, formonitril vormzuuranammonide koolwaterstofhydride-nitride cyclon
Identifiers
CAS-nummer
RTECS-nummer	MW6825000
Eigenschappen
Moleculaire formule	HCN
Molaire massa	27.03 g/mol
Uiterlijk	Kleurloos gas of lichtblauwe zeer vluchtige vloeistof
Dichtheid	0,687 g/cm³, vloeibaar.
Smeltpunt	-13.4°C (259,75 K, 7,88°F)
kookpunt	25.6°C (299 K, 78°F)
Oplosbaarheid in water	Volledig mengbaar.
Zuurgraad (pKa)	9.2 – 9,3
Structuur
Moleculaire vorm	Lineair
Dipoolmoment	2.98 D
Gevaren
Grootste gevaren	Zeer giftig, zeer ontvlambaar.
NFPA 704	4 4 2
R-zinnen	R12, R26, R27, R28, R32.
(S1), S2, S7, S9, S13, S16, S28, S29, S45.
Vlammingspunt	-17.78 °C
Verdere verbindingen
Verdere verbindingen	Cyanogeen Cyanogeenchloride trimethylsilylcyanide
Behoudens waar anders vermeld, worden de gegevens gegeven voor stoffen in hun standaardtoestand (bij 25 °C, 100 kPa)

Waterstofcyanide is een chemische verbinding met de formule HCN. Het is een kleurloze, zeer giftige en vluchtige vloeistof die iets boven kamertemperatuur kookt. Het gas is explosief in lucht, bij concentraties boven 5,6 procent. Een oplossing van waterstofcyanide in water wordt blauwzuur genoemd, en zijn zouten worden cyaniden genoemd.

Gezien zijn giftigheid staat waterstofcyanide te boek als een chemisch oorlogsmiddel. Het was het actieve bestanddeel van Zyklon B, een insecticide dat door het nazi-regime werd gebruikt voor de massamoord op joden in de gaskamers van Auschwitz, Majdanek en andere vernietigingskampen.

Aan de andere kant is HCN een zeer waardevolle precursor voor de synthese van vele chemische verbindingen, variërend van polymeren tot farmaceutische producten. In het jaar 2000 werd in de Verenigde Staten naar schatting 1.615 miljoen pond (732.552 ton) van deze stof geproduceerd.

Occurrence

Sommige vruchten met pit (zoals kersen en abrikozen), bittere amandelen, en appelpitten bevatten kleine hoeveelheden cyanohydrinen zoals mandelonitril (CAS#532-28-5). Dergelijke moleculen worden langzaam afgebroken, waarbij waterstofcyanide vrijkomt.

Sommige miljoenpoten laten waterstofcyanide vrij als verdedigingsmechanisme. Dat doen ook bepaalde insecten, zoals sommige motten met brandnetels.

Waterstofcyanide zit in de uitlaat van voertuigen, in tabaks- en houtrook, en in rook van verbranding van stikstofhoudende kunststoffen.

Rol in de oorsprong van het leven?

Sommigen hebben geopperd dat waterstofcyanide een rol kan hebben gespeeld bij het ontstaan van het leven, omdat het een mogelijke voorloper is van aminozuren en nucleïnezuren. Leslie Orgel heeft, naast andere onderzoekers, uitvoerig geschreven over de condensatiereacties van HCN. Hoewel het verband tussen deze chemische reacties en de oorsprong van het leven speculatief blijft, hebben studies op dit gebied geleid tot ontdekkingen van nieuwe routes naar organische verbindingen die zijn afgeleid van de condensatie van HCN.

Eigenschappen

Waterstofcyanide heeft een vage, bittere, amandelachtige geur. Sommige mensen kunnen de geur echter niet waarnemen als gevolg van een genetische eigenschap.

Het kookpunt van HCN is 26 °C (78,8 °F). In lucht is HCN-gas explosief bij concentraties van meer dan 5,6 procent, wat overeenkomt met 56.000 delen per miljoen (ppm).

Waterstofcyanide is zwak zuur en ioniseert gedeeltelijk in oplossing om het cyanide-anion, CN-, te geven.

Productie

Huidig wordt waterstofcyanide in grote hoeveelheden geproduceerd door middel van drie processen. Het belangrijkste van deze processen wordt Andrussov-oxidatie genoemd, uitgevonden door Leonid Andrussow. Bij deze methode reageren methaan en ammoniak in aanwezigheid van zuurstof bij ongeveer 1200 °C over een platina katalysator:

CH4 + NH3 + 1,5O2 → HCN + 3H2O

De voor de reactie benodigde energie wordt geleverd door de gedeeltelijke oxidatie van methaan en ammoniak.

Van minder belang is het Degussa-proces (BMA-proces), waarbij geen zuurstof wordt toegevoegd en de energie indirect via de reactorwand wordt overgedragen:

CH4 + NH3 → HCN + 3H2

Deze reactie is verwant aan stoomreforming, de reactie van methaan en water.

In een ander proces (dat bij BASF wordt toegepast) wordt formamide verhit en gesplitst in waterstofcyanide en water:

CH(O)NH2 → HCN + H2O

In het laboratorium worden kleine hoeveelheden HCN geproduceerd door de toevoeging van zuren aan cyanidezouten van alkalimetalen:

H+ + NaCN → HCN + Na+

Deze reactie is soms de basis geweest van accidentele vergiftigingen, omdat het zuur een niet vluchtig cyanidezout omzet in het gasvormige HCN.

Reacties

HCN verbindt zich met ketonen en aldehyden tot cyanohydrinen. Aminozuren worden door deze reactie bereid. Zo wordt bijvoorbeeld het essentiële aminozuur methionine langs deze weg vervaardigd. De cyanohydrine van aceton is een precursor van methylmethacrylaat.

In een reactie die bekend staat als hydrocyanering, voegt HCN toe aan alkenen om nitrillen te geven. Deze reactie wordt gebruikt voor de vervaardiging van adiponitril, de precursor van Nylon 66.

Toepassingen

Waterstofcyanide is een waardevol uitgangsmateriaal voor de synthese van diverse organische verbindingen. Het wordt voornamelijk gebruikt voor de productie van adiponitril, dat vervolgens wordt gebruikt voor de vervaardiging van nylon. Een tweede belangrijke toepassing is voor de synthese van methylmethacrylaat, dat op zijn beurt nodig is voor de productie van polymethylmethacrylaat (PMMA)-harsen. Bovendien wordt HCN gebruikt bij het temperen van staal, verven, explosieven en graveren.

Het minder giftige ethylacetaat (C4H8O2) heeft nu het gebruik van cyanide in potten voor het doden van insecten grotendeels vervangen. Cyanide wordt echter nog steeds gebruikt voor de doodstraf.

Als chemisch wapen

Een HCN-concentratie van 300 delen per miljoen in de lucht is binnen enkele minuten dodelijk voor een mens. De giftigheid wordt veroorzaakt door het cyanide-ion, dat de celademhaling verhindert.

Zyklon B was een insecticide dat bij blootstelling aan de lucht gasvormig waterstofcyanide afgeeft. Het kreeg bekendheid door het gebruik ervan door het nazi-regime in het midden van de twintigste eeuw als methode voor massamoord, in de gaskamers van Auschwitz en Majdanek tijdens de Holocaust.

Waterstofcyanide wordt algemeen genoemd onder de chemische strijdmiddelen die een algemene vergiftiging veroorzaken. Het staat op Schedule 3 van het Verdrag inzake Chemische Wapens als een potentieel wapen met grootschalig industrieel gebruik. Als zodanig moeten fabrieken in ondertekenende landen die meer dan 30 ton per jaar produceren, worden aangemeld bij en kunnen worden geïnspecteerd door de Organisatie voor het Verbod op Chemische Wapens (OPCW).

Hoewel er geen geverifieerde gevallen zijn van gebruik van deze verbinding als oorlogswapen, is er gerapporteerd dat waterstofcyanide door Irak kan zijn gebruikt in de oorlog tegen Iran en tegen de Koerden in Noord-Irak in de jaren tachtig.

In 1995 werd in een toilet van het metrostation Kayabacho in Tokio een apparaat ontdekt dat bestond uit zakken natriumcyanide en zwavelzuur met een op afstand bediende motor om ze te doen scheuren, in wat werd verondersteld een poging te zijn van de Aum Shinrikyo sekte om giftige hoeveelheden waterstofcyanidegas te produceren. In 2003 zou Al Qaeda van plan zijn geweest de metro van New York aan te vallen met waterstofcyanidegas, maar heeft de aanval om onbekende redenen afgeblazen.

Zie ook

• Chemische oorlogsvoering
• Nylon

Noten

• Brown Jr., Theodore L., H. Eugene LeMay, Bruce Edward Bursten, and Julia R. Burdge. 2002. Chemie: The Central Science, 9th ed. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall. ISBN 0130669970
• Chang, Raymond. 2006. Chemie, 9e ed. New York, NY: McGraw-Hill Science/Engineering/Math. ISBN 0073221031
• Cotton, F. Albert, and Geoffrey Wilkinson. 1980. Advanced Inorganic Chemie, 4e ed. New York, NY: Wiley. ISBN 0-471-02775-8
• McMurry, J., and R.C. Fay. 2004. Chemistry, 4th ed. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall. ISBN 0131402080

Alle links opgehaald 22 januari 2018.

• Waterstofcyanide en cyaniden (CICAD 61)
• NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards
• Waterstofcyanide: gezondheidseffecten, incident management en toxicologie

Geweren voor chemische oorlogsvoering
Bloedagentia:	Cyanogen chloride (CK) – Waterstofcyanide (AC)
Blaarmiddelen:	Lewisiet (L) – Zwavelmosterdgas (HD, H, HT, HL, HQ) – Stikstofmosterdgas (HN1, HN2, HN3)
Nerveermiddelen:	G-Agenten: Tabun (GA) – Sarin (GB) – Soman (GD) – Cyclosarin (GF) | V-Agents: VE – VG – VM – VX
Pulmonaire middelen:	Chloor – Chloorpikrine (PS) – Fosgeen (CG) – Difosgeen (DP)
Incapaciterende agentia:	Middel 15 (BZ) – KOLOKOL-1
Ontstekingsremmende middelen:	Pepperspray (OC) – CS-gas – CN-gas (foelie) – CR-gas