Vätecyanid

"Cyanane" omdirigerar här. För en klass av syntetiska färgämnen, se Cyanine .
"Cyanidgas" omdirigerar här. För andra gasformiga cyanider, se Cyanogenklorid , Cyanogenfluorid och Cyanogen .
Vätecyanid
Hydrogen-cyanide-2D.svg
Ball and stick model of hydrogen cyanide
Spacefill model of hydrogen cyanide
Namn
IUPAC namn
  • Formonitril (substitutiv)
  • Hydridonitridokarbon (tillsats)
Andra namn
  • Myrsyraanammonid
  • Blåvätesyra
  • Blåsyra
  • Metannitril
Identifierare
3D-modell ( JSmol )
3DMet
ChEBI
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.000.747 Edit this at Wikidata
EG-nummer
  • 200-821-6
KEGG
Maska Väte+cyanid
RTECS-nummer
  • MW6825000
UNII
FN-nummer 1051
  • InChI=1S/CHN/cl-2/h1H  ☒ N
    Nyckel: LELOWRISYMNNSU-UHFFFAOYSA-N  ☒ N
  • C#N
Egenskaper
HCN
Molar massa 27,0253 g/mol
Utseende Färglös vätska eller gas
Odör Mandelliknande [ citat behövs ]
Densitet 0,6876 g/ cm3
Smältpunkt −13,29 °C (8,08 °F; 259,86 K)
Kokpunkt 26 °C (79 °F; 299 K)
Blandbar
Löslighet i etanol Blandbar
Ångtryck 100 kPa (25 °C)
75 μmol Pa −1 kg −1
Surhet (p K a ) 9,21 (i vatten),

12,9 (i DMSO)
Grundläggande (p K b ) 4,79 (cyanidanjon)
Konjugerad syra Hydrocyanonium
Konjugerad bas Cyanid
1,2675
Viskositet 0,183 mPa·s (25 °C)
Strukturera
C ∞v
Linjär
2,98 D
Termokemi
35,9 JK −1 mol −1 (gas)

Std molär entropi ( S ⦵ 298 )
201,8 JK −1 mol −1

Std formationsentalpi ( Δ f H ⦵ 298 )
135,1 kJ mol -1
Faror
GHS- märkning :
GHS02: Flammable GHS06: Toxic GHS08: Health hazard GHS09: Environmental hazard
Fara
H225 , H300 , H310 , H319 , H330 , H336 , H370 , H410
P210 , P261 , P305+P351+P338
NFPA 704 (branddiamant)
4
4
2
Flampunkt −17,8 °C (0,0 °F; 255,3 K)
538 °C (1 000 °F; 811 K)
Explosiva gränser 5,6 % – 40,0 %
Dödlig dos eller koncentration (LD, LC):





501 ppm (råtta, 5 min) 323 ppm (mus, 5 min) 275 ppm (råtta, 15 min) 170 ppm (råtta, 30 min) 160 ppm (råtta, 30 min) 323 ppm (råtta, 5 min)






200 ppm (däggdjur, 5 min) 36 ppm (däggdjur, 2 timmar) 107 ppm (människa, 10 min) 759 ppm (kanin, 1 min) 759 ppm (katt, 1 min) 357 ppm (människa, 2 min) 179 ppm (människa, 1 timme)
NIOSH (USA:s hälsoexponeringsgränser):
PEL (tillåtet)
TWA 10 ppm (11 mg/m 3 ) [hud]
REL (rekommenderas)
ST 4,7 ppm (5 mg/m 3 ) [hud]
IDLH (Omedelbar fara)
50 ppm
Besläktade föreningar
Besläktade alkanenitriler
Om inte annat anges ges data för material i standardtillstånd (vid 25 °C [77 °F], 100 kPa).
☒  N ( vad är check☒ Y N ?)

Vätecyanid , ibland kallad blåsyra , är en kemisk förening med formeln HCN och strukturen H−C≡N . Det är en färglös, extremt giftig och brandfarlig vätska som kokar något över rumstemperatur , vid 25,6 °C (78,1 °F). HCN produceras i industriell skala och är en mycket uppskattad föregångare till många kemiska föreningar, allt från polymerer till läkemedel. Storskaliga applikationer är för produktion av kaliumcyanid och adiponitril , som används i gruvdrift respektive plast. Det är giftigare än fasta cyanidföreningar på grund av dess flyktiga natur.

Struktur och allmänna egenskaper

Vätecyanid är en linjär molekyl med en trippelbindning mellan kol och kväve . Tautomeren av HCN är HNC , väteisocyanid .

Cyanväte är svagt surt med ett pK a på 9,2. Den joniseras delvis i vattenlösning för att ge cyanidenjonen , CN − . En lösning av vätecyanid i vatten , representerad som HCN, kallas cyanvätesyra . Salterna av cyanidanjonen är kända som cyanider .

HCN har en svag bittermandelliknande lukt som vissa människor inte kan upptäcka på grund av en recessiv genetisk egenskap . Den flyktiga föreningen har använts som inhalations- rodenticid och mänskligt gift, samt för att döda valar. Cyanidjoner stör järnhaltiga andningsenzymer.

Kemiska egenskaper

Vätecyanid kommer att reagera med alkener under katalys av nickelkomplex. Denna reaktion kallas hydrocyanering .

RCH=CH2 + HCN → RCH2 - CH2 - CN

Fyra molekyler av HCN kommer att tetramerisera till diaminomaleonitril , som kan omvandlas till olika puriner.

Upptäcktshistoria

Den rödfärgade ferricyanidjonen , en komponent av preussiskt blått

Vätecyanid isolerades först från ett blått pigment ( preussiskt blått ) som varit känt sedan 1706, men vars struktur var okänd. Det är nu känt att det är en koordinationspolymer med en komplex struktur och en empirisk formel för hydratiserad järn(III) ferrocyanid . År 1752 gjorde den franske kemisten Pierre Macquer det viktiga steget att visa att preussiskt blått kunde omvandlas till en järnoxid plus en flyktig komponent och att dessa kunde användas för att rekonstituera den. Den nya komponenten var vad som nu kallas vätecyanid. Efter Macquers ledning framställdes den först av preussiskt blått av den svenske kemisten Carl Wilhelm Scheele 1782, och fick så småningom det tyska namnet Blausäure ( lit . "Blå syra") på grund av dess sura natur i vatten och dess härledning från preussisk blått. . På engelska blev det populärt känt som blåsyra.

År 1787 visade den franske kemisten Claude Louis Berthollet att blåsyra inte innehöll syre, ett viktigt bidrag till syrateorin, som hittills hade postulerat att syror måste innehålla syre (därav namnet på själva syret, som kommer från grekiska grundämnen som betyder "syrabildare" och är likaledes omräknade till tyska som Sauerstoff ). 1811 Joseph Louis Gay-Lussac ren, flytande vätecyanid. År 1815 härledde Gay-Lussac blåsyrans kemiska formel. Den radikala cyaniden i vätecyanid fick sitt namn från cyan , inte bara ett engelskt ord för en nyans av blått utan det grekiska ordet för blått ( forngrekiska : κύανος ), igen på grund av dess härledning från preussiskt blått.

Produktion och syntes

Vätecyanid bildas i åtminstone begränsade mängder från många kombinationer av väte, kol och ammoniak . Vätecyanid produceras för närvarande i stora mängder genom flera processer, samt är en återvunnen restprodukt från tillverkning av akrylnitril . Under 2006 producerades mellan 500 miljoner och 1 miljard pund (mellan 230 000 och 450 000 ton) i USA.

Den viktigaste processen är Andrussow-oxidationen som uppfanns av Leonid Andrussow vid IG Farben där metan och ammoniak reagerar i närvaro av syre vid cirka 1 200 °C (2 190 °F) över en platinakatalysator :

2 CH4 + 2 NH3 + 3 O2 → 2 HCN + 6 H2O

Den energi som behövs för reaktionen tillhandahålls av den partiella oxidationen av metan och ammoniak.

Av mindre betydelse är Degussa -processen ( BMA-processen ) där inget syre tillsätts och energin måste överföras indirekt genom reaktorväggen:

CH4 + NH3 → HCN + 3H2

Denna reaktion är besläktad med ångreformering , reaktionen av metan och vatten för att ge kolmonoxid och väte .

I Shawiniganprocessen reagerar kolväten , t.ex. propan , med ammoniak.

I laboratoriet produceras små mängder HCN genom tillsats av syror till cyanidsalter av alkalimetaller :

H + + NaCN → HCN + Na +

Denna reaktion är ibland grunden för oavsiktliga förgiftningar eftersom syran omvandlar ett icke-flyktigt cyanidsalt till det gasformiga HCN.

Historiska produktionsmetoder

Den stora efterfrågan på cyanider för gruvdrift på 1890-talet möttes av George Thomas Beilby , som patenterade en metod för att framställa vätecyanid genom att passera ammoniak över glödande kol 1892. Denna metod användes tills Hamilton Castner 1894 utvecklade en syntes med utgångspunkt från kol. , ammoniak och natrium ger natriumcyanid , som reagerar med syra för att bilda gasformigt HCN.

Ansökningar

HCN är föregångaren till natriumcyanid och kaliumcyanid , som huvudsakligen används i guld- och silverbrytning och för galvanisering av dessa metaller. Via förmedlingen av cyanohydriner framställs en mängd användbara organiska föreningar från HCN, inklusive monomeren metylmetakrylat , från aceton , aminosyran metionin , via Strecker-syntesen och kelatbildande medlen EDTA och NTA . Via hydrocyaneringsprocessen tillsätts HCN till butadien för att ge adiponitril , en prekursor till nylon-6,6 .

HCN används globalt som ett gasningsmedel mot många arter av skadeinsekter som angriper livsmedelsproduktionsanläggningar. Både dess effektivitet och appliceringsmetod leder till att mycket små mängder av desinfektionsmedlet används jämfört med andra giftiga ämnen som används för samma ändamål. Att använda HCN som gasningsmedel har också minimal miljöpåverkan, jämfört med liknande strukturella gasningsmedelsmolekyler som sulfurylfluorid och metylbromid .

Förekomst

HCN kan erhållas från frukter som har en grop , såsom körsbär , aprikoser , äpplen och bittermandel , av vilka mandelolja och aromer görs. Många av dessa gropar innehåller små mängder cyanohydriner som mandelonitril och amygdalin , som långsamt frigör vätecyanid. Hundra gram krossade äpplefrön kan ge cirka 70 mg HCN. Så kallade "bitra" rötter från kassavaplantan kan innehålla upp till 1 gram HCN per kilogram. Vissa tusenfotingar , som Harpaphe haydeniana , Desmoxytes purpurosea och Apheloria släpper vätecyanid som en försvarsmekanism, liksom vissa insekter, såsom brända malar och larverna av Paropsisterna eucalyptus . Vätecyanid finns i avgaserna från fordon och i rök från brinnande kvävehaltig plast .

Sydpolen Vortex av Saturnus måne Titan är ett gigantiskt virvlande moln av HCN (29 november 2012).

HCN på Titan

HCN har mätts i Titans atmosfär av fyra instrument på Cassini-rymdsonden , ett instrument på Voyager och ett instrument på jorden. En av dessa mätningar var in situ , där rymdfarkosten Cassini doppade mellan 1 000 och 1 100 km (620 och 680 mi) över Titans yta för att samla atmosfärisk gas för masspektrometrianalys . HCN bildas initialt i Titans atmosfär genom reaktionen av fotokemiskt producerade metan- och kväveradikaler som fortsätter genom H 2 CN-mellanprodukten, t.ex. (CH 3 + N → H 2 CN + H → HCN + H 2 ). Ultraviolett strålning bryter HCN upp till CN + H; emellertid recirkuleras CN effektivt tillbaka till HCN via reaktionen CN + CH4 → HCN + CH3 .

HCN på den unga jorden

Det har postulerats att kol från en kaskad av asteroider (känd som det sena tunga bombardementet ), som härrörde från samverkan mellan Jupiter och Saturnus, sprängde ytan på den unga jorden och reagerade med kväve i jordens atmosfär för att bilda HCN.

HCN hos däggdjur

Vissa författare [ vem? ] har visat att neuroner kan producera vätecyanid vid aktivering av deras opioidreceptorer av endogena eller exogena opioider . De har också visat att neuronal produktion av HCN aktiverar NMDA-receptorer och spelar en roll vid signalöverföring mellan neuronala celler ( neurotransmission ). Dessutom behövdes ökad endogen neuronal HCN-produktion under opioider för adekvat opioidanalgesi , eftersom smärtstillande verkan av opioider försvagades av HCN-rensare. De ansåg att endogent HCN var en neuromodulator .

Det har också visats att samtidigt som stimulering av muskarina kolinerga receptorer i odlade feokromocytomceller ökar HCN-produktionen, i en levande organism ( in vivo ) minskar muskarin kolinergisk stimulering faktiskt HCN-produktionen.

Leukocyter genererar HCN under fagocytos och kan döda bakterier , svampar och andra patogener genom att generera flera olika giftiga kemikalier, varav en är vätecyanid.

Den vasodilatation som orsakas av natriumnitroprussid har visat sig förmedlas inte bara av NO-generering, utan också av endogen cyanidgenerering, vilket inte bara tillför toxicitet, utan också en viss extra antihypertensiv effekt jämfört med nitroglycerin och andra icke-cyanogena nitrater som inte orsakar cyanidnivåerna i blodet stiger.

HCN är en beståndsdel i tobaksrök .

HCN och livets ursprung

Vätecyanid har diskuterats som en föregångare till aminosyror och nukleinsyror, och antas ha spelat en roll i livets uppkomst . Även om förhållandet mellan dessa kemiska reaktioner och livets ursprung är spekulativt, har studier inom detta område lett till upptäckter av nya vägar till organiska föreningar som härrör från kondensationen av HCN (t.ex. Adenin ) .

HCN i rymden

Se även: Astrokemi

HCN har upptäckts i det interstellära mediet och i atmosfärerna av kolstjärnor . Sedan dess har omfattande studier undersökt bildnings- och destruktionsvägar av HCN i olika miljöer och undersökt dess användning som spårämne för en mängd olika astronomiska arter och processer. HCN kan observeras från markbaserade teleskop genom ett antal atmosfäriska fönster. De rena rotationsövergångarna J=1→0, J=3→2, J=4→3 och J=10→9 har alla observerats.

HCN bildas i interstellära moln genom en av två huvudvägar: via en neutral-neutral reaktion (CH 2 + N → HCN + H) och via dissociativ rekombination (HCNH + + e − → HCN + H). Den dissociativa rekombinationsvägen är dominerande med 30 %; dock HCNH + vara i sin linjära form. Dissociativ rekombination med dess strukturella isomer, H2NC + , producerar uteslutande väteisocyanid (HNC) .

HCN förstörs i interstellära moln genom ett antal mekanismer beroende på platsen i molnet. I fotondominerade regioner (PDR) dominerar fotodissociation, vilket producerar CN (HCN + ν → CN + H). På ytterligare djup dominerar fotodissociation av kosmiska strålar, vilket producerar CN (HCN + cr → CN + H). I den mörka kärnan förstör två konkurrerande mekanismer den och bildar HCN + och HCNH + (HCN + H + → HCN + + H; HCN + HCO + → HCNH + + CO). Reaktionen med HCO + dominerar med en faktor på ~3,5. HCN har använts för att analysera en mängd olika arter och processer i det interstellära mediet. Det har föreslagits som ett spårämne för tät molekylär gas och som ett spår av stjärninflöde i stjärnbildande områden med hög massa. Vidare har HNC/HCN-förhållandet visat sig vara en utmärkt metod för att skilja mellan PDR och röntgendominerade regioner (XDR).

Den 11 augusti 2014 släppte astronomer studier, med hjälp av Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) för första gången, som detaljerade fördelningen av HCN, HNC , H 2 CO , och damm inuti kometerna hos kometerna C/2012 F6 ( Lemmon) och C/2012 S1 (ISON) .

I februari 2016 tillkännagavs att spår av vätecyanid hittades i atmosfären av den heta Super-Earth 55 Cancri e med NASAs Hubble Space Telescope .

Som gift och kemiskt vapen

Huvudartikel: Cyanidförgiftning

Under första världskriget användes cyanväte av fransmännen från 1916 som ett kemiskt vapen mot centralmakterna och av USA och Italien 1918. Det visade sig inte vara tillräckligt effektivt på grund av väderförhållandena. Gasen är lättare än luft och sprids snabbt upp i atmosfären. Snabb utspädning gjorde dess användning i fält opraktisk. Däremot tenderade tätare ämnen som fosgen eller klor att stanna kvar på marknivå och sjönk ner i skyttegravarna på västfrontens slagfält. Jämfört med sådana medel måste vätecyanid finnas i högre koncentrationer för att vara dödligt.

En vätecyanidkoncentration på 100–200 ppm i andningsluft kommer att döda en människa inom 10 till 60 minuter. En vätecyanidkoncentration på 2000 ppm (cirka 2380 mg/m 3 ) kommer att döda en människa på ungefär en minut. Den toxiska effekten orsakas av inverkan av cyanidjonen, som stoppar cellandningen . Det fungerar som en icke-kompetitiv hämmare för ett enzym i mitokondrier som kallas cytokrom c-oxidas . Som sådan listas vätecyanid vanligtvis bland kemiska vapen som ett blodmedel .

Konventionen om kemiska vapen listar det under schema 3 som ett potentiellt vapen som har storskalig industriell användning. Undertecknande länder måste deklarera tillverkningsanläggningar som producerar mer än 30 ton per år och tillåta inspektion av Organisationen för förbud mot kemiska vapen .

Dess kanske mest ökända användning är Zyklon B (tyska: Cyclone B , där B står för Blausäure – blåsyra; också, för att särskilja den från en tidigare produkt senare känd som Zyklon A), som användes i nazistiska tyska förintelseläger under andra världskriget att döda en masse som en del av deras folkmordsprogram Final Solution . Vätecyanid användes också i lägren för att avlusa kläder i försök att utrota sjukdomar som bärs av löss och andra parasiter. En av de ursprungliga tjeckiska tillverkarna fortsatte att tillverka Zyklon B under varumärket "Uragan D2" fram till omkring 2015.

Under andra världskriget övervägde USA att använda det, tillsammans med cyanogenklorid , som en del av Operation Downfall , den planerade invasionen av Japan, men president Harry Truman beslutade sig för att inte använda det, istället för att använda atombomberna som utvecklats av det hemliga Manhattanprojektet .

Vätecyanid var också det medel som användes vid rättslig avrättning i vissa delstater i USA , där det producerades under avrättningen genom inverkan av svavelsyra på natrium- eller kaliumcyanid .

Under namnet blåsyra har HCN använts som ett dödande medel i valfångstharpuner , även om det visade sig vara ganska farligt för besättningen som satte in det, och det övergavs snabbt. Från mitten av 1700-talet användes den vid ett antal förgiftningsmord och självmord.

Cyanvätegas i luft är explosiv i koncentrationer över 5,6 %. Denna koncentration ligger långt över en toxisk nivå.

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Hydrogen_cyanide&oldid=1131943650 "