Cyjanowodór

.

Cyjanek wodoru
Nazwa IUPAC	Cyjanek wodoru
Inne nazwy	Kwas hydrocyjanowy kwas pruski, formonitryl anamonid kwasu mrówkowego azotek wodorku węgla cyklon
Identyfikatory
Numer CAS
Numer RTECS	MW6825000
Właściwości
Wzór cząsteczkowy	HCN
Masa molowa	27.03 g/mol
Wygląd	Bezbarwny gaz lub bladoniebieska wysoko lotna ciecz
Gęstość	0,687 g/cm³, ciecz.
Temperatura topnienia	-13.4°C (259.75 K, 7.88°F)
Punkt wrzenia	25.6°C (299 K, 78°F)
Rozpuszczalność w wodzie	całkowicie mieszalny.
Kwaśność (pKa)	9.2 – 9.3
Struktura
Kształt cząsteczki	Liniowy
Moment dipolowy	2.98 D
Zagrożenia
Główne zagrożenia	Duże zagrożenie toksyczne, wysoce łatwopalne.
NFPA 704	4 4 2
R-.frazy	R12, R26, R27, R28, R32.
Zwroty S	(S1), S2, S7, S9, S13, S16, S28, S29, S45.
Punkt zapłonu	-17.78 °C
Związki pokrewne
Związki pokrewne	Cyjanogen Chlorek cyjanogenu Cyjanek trimetylosilililu
Z wyjątkiem przypadków, gdy zaznaczono inaczej, dane są podane dla materiałów w ich stanie standardowym (w temperaturze 25 °C, 100 kPa)

Cyjanowodór jest związkiem chemicznym o wzorze HCN. Jest to bezbarwna, bardzo trująca i bardzo lotna ciecz, która wrze nieco powyżej temperatury pokojowej. Gaz jest wybuchowy w powietrzu, w stężeniach powyżej 5,6 procent. Roztwór cyjanowodoru w wodzie nazywany jest kwasem cyjanowodorowym, a jego sole cyjankami.

Zważywszy na jego toksyczność, cyjanowodór znajduje się na liście chemicznych środków bojowych. Był on aktywnym składnikiem Cyklonu B, środka owadobójczego używanego przez reżim nazistowski do masowego mordowania Żydów w komorach gazowych Auschwitz, Majdanka i innych obozów zagłady.

Z drugiej strony, HCN jest bardzo cennym prekursorem do syntezy wielu związków chemicznych, od polimerów po farmaceutyki. W 2000 r. w Stanach Zjednoczonych wyprodukowano około 1,615 mln funtów (732,552 ton) tej substancji.

Występowanie

Niektóre owoce z pestką (takie jak wiśnie i morele), gorzkie migdały i pestki jabłek zawierają niewielkie ilości cyjanohydryn, takich jak mandelonitryl (CAS#532-28-5). Takie cząsteczki powoli rozkładają się, uwalniając cyjanowodór.

Niektóre stonogi uwalniają cyjanowodór jako mechanizm obronny. Podobnie czynią niektóre owady, takie jak niektóre ćmy z gatunku Burnet.

Cyjanowodór jest zawarty w spalinach samochodowych, w dymie tytoniowym i drzewnym oraz w dymie ze spalania tworzyw sztucznych zawierających azot.

Rola w powstaniu życia?

Niektórzy zaproponowali, że cyjanowodór mógł odegrać rolę w powstaniu życia, będąc możliwym prekursorem aminokwasów i kwasów nukleinowych. Leslie Orgel, wśród innych badaczy, napisał obszernie na temat reakcji kondensacji HCN. Chociaż związek tych reakcji chemicznych z powstaniem życia pozostaje spekulatywny, badania w tej dziedzinie doprowadziły do odkrycia nowych dróg do związków organicznych pochodzących z kondensacji HCN.

Właściwości

Cyjanowodór ma słaby, gorzki, migdałowy zapach. Niektórzy ludzie, jednakże, nie są w stanie wykryć tego zapachu z powodu cechy genetycznej.

Punkt wrzenia HCN wynosi 26 °C (78.8 °F). W powietrzu, gaz HCN jest wybuchowy w stężeniu powyżej 5,6 procent, co odpowiada 56 000 części na milion (ppm).

Cyjanowodór jest słabo kwaśny i częściowo jonizuje się w roztworze dając anion cyjankowy, CN-.

Produkcja

Obecnie cyjanowodór jest produkowany w dużych ilościach w trzech procesach. Najważniejszym z nich jest utlenianie Andrusowa, wynalezione przez Leonida Andrusowa. W metodzie tej metan i amoniak reagują w obecności tlenu w temperaturze około 1200 °C na katalizatorze platynowym:

CH4 + NH3 + 1,5O2 → HCN + 3H2O

Energii potrzebnej do reakcji dostarcza częściowe utlenienie metanu i amoniaku.

Mniejsze znaczenie ma proces Degussy (proces BMA), w którym nie dodaje się tlenu, a energia jest przekazywana pośrednio przez ściankę reaktora:

CH4 + NH3 → HCN + 3H2

Reakcja ta jest zbliżona do reformingu parowego, reakcji metanu z wodą.

W innym procesie (stosowanym w BASF) formamid jest podgrzewany i rozszczepiany na cyjanowodór i wodę:

CH(O)NH2 → HCN + H2O

W laboratorium niewielkie ilości HCN są wytwarzane przez dodanie kwasów do soli cyjankowych metali alkalicznych:

H+ + NaCN → HCN + Na+

Reakcja ta była niekiedy podstawą przypadkowych zatruć, ponieważ kwas przekształca nielotną sól cyjanku w gazowy HCN.

Reakcje

HCN łączy się z ketonami i aldehydami dając cyjanohydryny. Aminokwasy są przygotowywane przez tę reakcję. Na przykład, niezbędny aminokwas metionina jest produkowany tą drogą. Cyjanohydryna acetonu jest prekursorem metakrylanu metylu.

W reakcji znanej jako hydrocyjanowanie, HCN dodaje się do alkenów w celu otrzymania nitryli. Reakcja ta jest wykorzystywana do produkcji adiponitrylu, prekursora Nylonu 66.

Zastosowanie

Cyjanowodór jest cennym materiałem wyjściowym do syntezy różnych związków organicznych. Główne zastosowanie znajduje w produkcji adiponitrylu, który następnie jest wykorzystywany do produkcji nylonu. Drugim ważnym zastosowaniem jest synteza metakrylanu metylu, który z kolei jest potrzebny do produkcji żywic polimetakrylanu metylu (PMMA). Ponadto HCN jest stosowany w odpuszczaniu stali, barwieniu, materiałach wybuchowych i grawerowaniu.

Mniej toksyczny octan etylu (C4H8O2) obecnie w dużym stopniu zastąpił stosowanie cyjanku w słoikach do zabijania owadów. Jednakże cyjanek jest używany do wykonywania kary śmierci.

Jako broń chemiczna

Stężenie HCN wynoszące 300 części na milion w powietrzu zabije człowieka w ciągu kilku minut. Toksyczność jest spowodowana przez jon cyjankowy, który uniemożliwia oddychanie komórkowe.

Zyklon B był środkiem owadobójczym, który uwalnia gazowy cyjanowodór po wystawieniu na działanie powietrza. Zyskał sławę dzięki wykorzystaniu go przez reżim nazistowski w połowie XX wieku jako metody masowego mordu w komorach gazowych w Auschwitz i Majdanku podczas Holokaustu.

Cyjanowodór jest powszechnie wymieniany wśród chemicznych środków bojowych powodujących ogólne zatrucie. Jest on wymieniony w wykazie 3 Konwencji o Zakazie Broni Chemicznej jako potencjalna broń do zastosowań przemysłowych na dużą skalę. W związku z tym zakłady produkcyjne w krajach sygnatariuszach, które produkują ponad 30 ton metrycznych rocznie, muszą zostać zgłoszone do Organizacji ds. Zakazu Broni Chemicznej (OPCW) i mogą być przez nią kontrolowane.

Chociaż nie ma potwierdzonych przypadków użycia tego związku jako broni w działaniach wojennych, doniesiono, że cyjanowodór mógł zostać użyty przez Irak w wojnie z Iranem i przeciwko Kurdom w północnym Iraku w latach 80.

W 1995 roku w toalecie na stacji metra Kayabacho w Tokio odkryto urządzenie składające się z worków z cyjankiem sodu i kwasem siarkowym ze zdalnie sterowanym silnikiem, który miał je rozerwać, co uważano za próbę wyprodukowania toksycznych ilości cyjanowodoru przez sektę Aum Shinrikyo. W 2003 r. Al-Kaida planowała podobno atak na nowojorskie metro przy użyciu cyjanowodoru, ale z nieznanych powodów zrezygnowała z tego ataku.

Zobacz także

• Wojna chemiczna
• Nylon

Notatki

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

All links retrieved January 22, 2018.

• Cyjanowodór i cyjanki (CICAD 61)
• NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards
• Cyjanowodór: skutki zdrowotne, zarządzanie zdarzeniami i toksykologia

Agenty wojny chemicznej
Środki krwi:	Chlorek cyjanogenu (CK) – Cyjanowodór (AC)
Środki bakteriobójcze:	Lewisyt (L) – Gaz musztardowy siarkowy (HD, H, HT, HL, HQ) – Gaz musztardowy azotowy (HN1, HN2, HN3)
Środki nerwowe:	Środki G: Tabun (GA) – Sarin (GB) – Soman (GD) – Cyklosarin (GF) | V-Agenty: VE – VG – VM – VX
Środki płucne:	Chlor – Chloropikryna (PS) – Fosgen (CG) – Difosgen (DP)
Środki obezwładniające:	Agent 15 (BZ) – KOLOKOL-1
Środki rozpraszania tłumu:	Pepper spray (OC) – CS gas – CN gas (mace) – CR gas