HIDROGÉNSAV: MOLEKULÁRIS SZERKEZET, TULAJDONSÁGOK, FELHASZNÁLÁSOK - KÉMIA - 2026

A hidrogén-cianid vagy hidrogén-cianid egy szerves vegyület, amelynek kémiai képlete HCN. Metanonitrilnek vagy formonitrilnek, valamint néhány évvel ezelőtt poroszsavnak is ismert néven, bár ez valójában egy másik vegyület.

A hidrogén-ciansav egy rendkívül mérgező, színtelen gáz, amelyet cianidok savval történő kezelésével nyernek. Ez a sav megtalálható az őszibarack magjában, sok helyen őszibaracknak ​​is nevezik.

Őszibarackmag, amely hidrogén-ciansavat vagy hidrogén-cianidot, HCN-t tartalmaz. An.ha. Forrás: Wikipedia Commons.

25 ºC alatti környezeti hőmérsékleten folyadék, ezen a hőmérsékleten pedig gáz. Mindkét esetben rendkívül mérgező az emberekre, az állatokra és még a legtöbb nem hozzászokott mikroorganizmusra is. Jó oldószer az ionokhoz. Nagyon instabil, mivel hajlamosak könnyen polimerizálni.

Ez megtalálható a növényi királyságban, amely egyes glikozidok molekuláiban beépül, mert amikor ezeket a növényi enzimek hidrolizálják, HCN, glükóz és benzaldehid származik.

Ezek a glikozidok megtalálhatók bizonyos gyümölcsök magjában, például őszibarack, sárgabarack, cseresznye, szilva és keserű mandula, tehát soha nem szabad azokat bevenni.

A növényi glikozidokban is megtalálható, mint például a cirok egyes típusai. Néhány baktérium szintén termel az anyagcseréje során. Főként polimerek előállításában és néhány kohászati ​​eljárásban használják.

A HCN halálos mérgezés belégzéssel, lenyeléssel és érintkezéssel. Ez jelen van a cigarettafüstben és a műanyagok és szén- és nitrogéntartalmú anyagok tüzekből származó füstben. Légköri szennyező anyagnak tekintik, mivel a bolygó nagy területein a szerves anyag égésekor keletkezik.

Molekuláris felépítés és elektronikus konfiguráció

A hidrogén-cianid vagy a hidrogén-cianid kovalens, molekuláris vegyület, amely egy hidrogén-, egy szén- és egy nitrogénatomot tartalmaz.

A szénatom és a nitrogénatom 3 elektronpárt oszt meg, tehát hármas kötést képeznek. A hidrogén a szénhez kötődik, amelynek ezzel a kötéssel négyértékű és teljes elektronbájtja van.

A nitrogén valenciája öt, és oktetének befejezéséhez pár, pár nélkül álló vagy magányos elektron helyezkedik el oldalirányban.

A HCN tehát egy teljesen lineáris molekula, a pár nélkül álló elektronpárok oldalán helyezkednek el a nitrogénatomon.

A hidrogén-ciansav Lewis-ábrázolása, ahol megfigyelhetők az egyes kötésekben megosztott elektronok és a magányos elektron-nitrogénpár. Szerző: Marilú Stea.

A hidrogén-cianid vagy hidrogén-cianid szerkezete, ahol megfigyelhető a szén és a nitrogén hármas kötődése. Szerző: Marilú Stea.

Elnevezéstan

- Hidrogénsav

- Hidrogén cianid

- Metanonitril

- Formonitril

- Hidrogénsav

Tulajdonságok

Fizikai állapot

25,6 ºC alatt, ha vízmentes és stabilizált, színtelen vagy halványkék folyadék, nagyon instabil és mérgező. Ha ezen a hőmérsékleten van, rendkívül mérgező színtelen gáz.

Molekuláris tömeg

27,03 g / mol

Olvadáspont

-13,28 ºC

Forráspont

25,63 ºC (vegye figyelembe, hogy éppen szobahőmérséklet felett forr.).

Flashpoint

-18 ºC (zárt pohár módszer)

Öngyulladási hőmérséklet

538 ºC

Sűrűség

0,6875 g / cm ³ 20 ° C

Oldhatóság

Teljes mértékben elegyedik vízzel, etil-alkohollal és etil-éterrel.

Disszociációs állandó

K = 2,1 x 10 ^-9

pK _a = 9,2 (nagyon gyenge sav)

Néhány kémiai tulajdonság

A HCN dielektromos állandója nagyon magas (107-25 ºC). Ennek oka az, hogy molekulái nagyon polárosak és hidrogénkötések révén kapcsolódnak össze, mint például a víz H ₂ O esetében.

Mivel ilyen magas dielektromos állandóval rendelkezik, a HCN jó ionizáló oldószernek bizonyul.

A folyékony vízmentes HCN nagyon instabil, hevesen polimerizálódik. Ennek elkerülése érdekében, a stabilizátorok hozzáadása, mint például egy kis százaléka H ₂ SO ₄.

Vizes oldatban, ammónia és magas nyomás jelenlétében adenint képez, egy vegyületet, amely része a DNS-nek és RNS-nek, azaz biológiailag fontos molekula.

Ez egy nagyon gyenge sav, mint a ionizációs állandója nagyon kicsi, ezért csak részlegesen disszociál, vízben, így a cianid anion CN ^-. Sókat képez a bázisokkal, de a karbonátokkal nem.

A fénytől nem védett vizes oldatai lassan bomlanak, és így HCOONH ₄ ammónium-formiátot képeznek.

Oldatban halvány mandula illata van.

korróziós

Mivel ez egy gyenge sav, általában nem maró hatású.

Azonban a HCN vizes oldatai, amelyek stabilizálószerként kénsavat tartalmaznak, 40 ° C feletti hőmérsékleten erősen megtámadják az acélt, és 80 ° C feletti hőmérsékleten a rozsdamentes acélt.

Ezenkívül a HCN híg vizes oldatai még a szobahőmérsékleten is feszültséget okozhatnak a szénacélban.

Megtámadhat bizonyos típusú gumikat, műanyagokat és bevonatokat is.

Hely a természetben

A növényvilágban a glikozidok részeként viszonylag gazdag.

Például, ez a generált amigdalin C ₆ H ₅ CH (CN) -O-glükóz-O-glükóz, a találmány szerinti vegyület keserű mandula. Az amgdalin egy ciano-béta-glükozid, mivel hidrolizálva két glükózmolekulát alkot, az egyik a benzaldehid és a másik a HCN. Az enzim, amely ezeket felszabadítja, a béta-glükoxidáz.

Az amgdalin megtalálható az őszibarack, sárgabarack, keserű mandula, cseresznye és szilva magjában.

A cirok növények bizonyos típusai tartalmaznak a cinogén glükozid nevű durrin-t (azaz p-hidroxi- (S) -mandelonitril-béta-D-glükozidot). Ez a vegyület kétlépéses enzimatikus hidrolízissel bontható le.

Először, a ciroknövényekben endogén durrináz enzim glükózzá és p-hidroxi (S) -mandelonitrilé hidrolizálja. Ez utóbbit gyorsan szabad HCN-vé és p-hidroxi-benzaldehiddé alakítják.

Cirok növény, magas durrin tartalommal. Nem áll rendelkezésre géppel olvasható szerző. Pethan feltételezte (szerzői jogi állítások alapján).. Forrás: Wikipedia Commons.

A HCN felelős a cirok növények kártevőkkel és kórokozókkal szembeni rezisztenciájáért.

Ez azzal magyarázható, hogy a durrin és a durrinase enzim különböző helyeken helyezkedik el ezekben a növényekben, és csak akkor érintkeznek egymással, amikor a szövetek megsérülnek vagy megsemmisülnek, felszabadítva a HCN-t, és megvédik a növényeket a fertőzésektől, amelyek áthatolhatnak a sérült részen..

Durrin molekula, ahol megfigyelhető a hármas CN-kötés, amely enzimatikus hidrolízissel hoz létre HCN-t. Edgar181. Forrás: Wikipedia Commons.

Ezenkívül egyes emberi patogén baktériumok, mint például a Pseudomonas aeruginosa és a P. gingivalis, metabolikus aktivitásuk során termelik azt.

Alkalmazások

Más kémiai vegyületek és polimerek előállításakor

Az ipari szinten előállított HCN nagy részét az intermedierek előállítása jelenti a szerves szintézishez.

Ezt alkalmazzák a szintézis adiponitril NC- (CH ₂) ₄ -CN, amelyek előállítására alkalmazzuk nejlon vagy nejlon, poliamid. Azt is használják, hogy készítsen akrilnitril vagy cyanoethylene CH ₂ = CH-CN, előállításához használt akril szálak és műanyag.

Ennek származékát, a NaCN-nátrium-cianidot az arany kinyerésére használják e fém bányászatában.

Egy másik származékát, a cianogén-kloridot, a ClCN-t peszticid készítményekhez használják.

A HCN-et kelátképző szerek, például EDTA (etilén-diamin-tetra-acetát) előállítására használják.

Ferrocianidok és egyes gyógyszeripari termékek gyártására használják.

Különféle felhasználások

A HCN-gázt rovarirtó, gombaölő és fertőtlenítőszerként használták a hajók és az épületek füstölésére. A bútorok füstölésére is annak helyreállítása érdekében.

A HCN-t fémcsiszoláshoz, fém elektro-lerakódáshoz, fényképészeti és fémkohászati ​​folyamatokhoz használták.

Rendkívül magas toxicitása miatt kémiai hadviselőnek nevezték ki.

A mezőgazdaságban

Gyomirtóként és rovarirtóként használták gyümölcsösökben. A citrusfákban lépték és más kórokozók elleni védekezésre használták, de ezeknek a kártevőknek egy része ellenáll a HCN-nek.

A gabona silók füstölésére is felhasználták. A helyszínen elkészített HCN-gázt felhasználták a búzamagok füstölésére, hogy megvédjék azokat kártevőktől, például rovaroktól, gombáktól és rágcsálóktól. E felhasználáshoz elengedhetetlen, hogy a füstölésre kerülő magvak tolerálják a rovarirtó szert.

A tesztelést úgy végezték, hogy a búza vetőmagját HCN-vel fumigáltak, és azt találták, hogy ez nem befolyásolja negatívan a csírázási képességüket, inkább kedveli.

A magas HCN-adagok azonban jelentősen csökkenthetik a magból kihajtó kis levelek hosszát.

Másrészt, mivel ez egy erős nematicid hatás, és hogy néhány cirok növényben is van a szövetekben, megvizsgálják a cirok növények biocid zöld trágyaként való felhasználásának lehetőségét.

Használata javítaná a talajt, elnyomja a gyomnövényeket, megóvja a betegségeket és a fitopázis fonálférgek által okozott károkat.

kockázatok

Az emberek számára a HCN mindenféle módon halálos méreg: belégzés, lenyelés és érintkezés.

Szerző: Clker-Free-Vector-Images. Forrás: Pixabay.

A belélegzés halálos lehet. Becslések szerint a népesség kb. 60–70% -a észlelheti a HCN keserű mandula szagát, amikor a levegőben 1–5 ppm koncentrációban van.

De a lakosság 20% ​​-a nem képes észlelni még halálos koncentrációban sem, mert genetikailag nem képesek erre.

Lenyelve akut és azonnali hatású mérgező.

Ha oldataik érintkezésbe kerülnek a bőrrel, a kapcsolódó cianid halálos lehet.

A HCN jelen van a cigarettafüstben, és amely a nitrogént tartalmazó műanyagok égetésekor keletkezik.

A testben a halálos hatás mechanizmusa

Vegyi fulladásgátló és gyorsan mérgező, gyakran halálhoz vezet. A testbe kerülve kötődik metalloenzimekhez (enzimek, amelyek fémiont tartalmaznak), inaktiválva őket. Mérgező anyag az emberi test különféle szerveire

Fő toxikus hatása a sejtek légzésének gátlásában rejlik, mivel inaktiválja egy olyan enzimet, amely befolyásolja a mitokondriumok foszforilációját, azaz olyan organellákat, amelyek többek között beavatkoznak a sejtek légzési funkciójába.

A cigarettafüst veszélye

A HCN jelen van a cigarettafüstben.

Noha sok ember ismeri a HCN mérgező hatását, kevés ember veszi észre, hogy a cigarettafüst révén ki vannak téve annak káros hatásainak.

A HCN számos sejtes légúti enzim gátlásának egyik oka. A cigarettafüstben lévő HCN mennyisége különösen káros hatással van az idegrendszerre.

A cigarettafüst HCN-szintjét 10–400 μg / cigaretta / közvetlen belélegzésű füst és 0,006–0,27 μg / cigaretta másodlagos belélegzés esetén (használt füst) jelentették. A HCN 40 µM-tól kezdve mérgező hatásokat vált ki.

Szerző: Alexas Fotos. Forrás: Pixabay.

Belélegezve gyorsan belép a véráramba, ahol felszabadul a plazmába vagy kötődik a hemoglobinhoz. Egy kis rész tiocianáttá alakul és a vizelettel ürül ki.

A HCN melegítésének veszélyei

A folyékony HCN tartós hőhatása zárt tartályokban váratlanul erőteljes törést okozhat. Robbanásveszélyesen polimerizálódhat 50-60 ° C-on lúgnyomok jelenlétében és inhibitorok nélkül.

A HCN jelenléte a tűzfüstben

A HCN felszabadul a nitrogéntartalmú polimerek, például gyapjú, selyem, poliakrilnitril és nejlon égésekor. Ezek az anyagok jelen vannak otthonunkban és az emberi tevékenység legtöbb helyén.

Ezért a tűz során a HCN belégzés útján potenciálisan halálos ok lehet.

A légkör szennyező anyaga

A HCN a troposzféra szennyezője. Ellenáll a fotolízisnek, környezeti légköri körülmények között nem megy keresztül hidrolízis alatt.

A fotokémiai úton előállított hidroxil-OH csoportok reagálhatnak a HCN-sel, de a reakció nagyon lassú, tehát a HCN felezési ideje a légkörben 2 év.

A biomassza, különösen a tőzeg elégetésekor a HCN szabadul fel a légkörbe és az ipari tevékenységek során is. A tőzeg égetése azonban 5-10-szer szennyezőbb, mint más típusú biomassza égetésekor.

Egyes kutatók azt találták, hogy a bolygó egyes területein az El Niño jelenség által okozott magas hőmérséklet és aszály súlyosbítja az idényszakaszokat az olyan területeken, ahol magas a bomlott növényi anyag tartalom.

Szerző: Steve Buissinne. Forrás: Pixabay.

Ez intenzív biomassza-égéshez vezet a száraz évszakokban.

Ezek az események okozzák a troposzféra magas HCN-koncentrációinak forrásait, amelyek végül az alsó sztratoszférába jutnak, és nagyon hosszú ideig megmaradnak.

Irodalom

1. Cotton, F. Albert és Wilkinson, Geoffrey. (1980). Fejlett szervetlen kémia. Negyedik kiadás. John Wiley & Sons.
2. Az Egyesült Államok Nemzeti Orvostudományi Könyvtára. (2019). Hidrogén cianid. Helyreállítva a pubchem.ncbi.nlm.nih.gov webhelyről.
3. Gidlow, D. (2017). Hidrogén-cianid - frissítés. Foglalkozási orvoslás 2017; 67, 662-663. Helyreállítva az ncbi.nlm.nih.gov webhelyről.
4. Van Nostrand Tudományos Enciklopédia. (2005). Hidrogén cianid. 9 ^-én Visszanyert a onlinelibrary.wiley.com.
5. Ren, Y.-L. et al. (tizenkilenc kilencvenhat) A hidrogén-cianid és a karbonil-szulfid hatása a búza csírázására és Plumule-erejére. Pestic. Sci., 47, 1-5 (1996). Helyreállítva az onlinelibrary.wiley.com webhelyről.
6. De Nicola, GR és mtsai. (2011). Egyszerű analitikai módszer a cianogén növények dhurrin-tartalmának értékelésére takarmányban történő felhasználásuk és biofumigáció céljából. J. Agric. Food Chem., 2011, 59, 8065-8069. Helyreállítva a pubs.acs.org webhelyről.
7. Sheese, PE et al. (2017). A hidrogén-cianid globális javulása az alsó sztratoszférában 2016 folyamán. Geophys. Res. Lett., 44, 5791-5797. Helyreállítva az agupubs.onlinelibrary.wiley.com webhelyről.
8. Surleva, AR és Drochioiu, G. (2013). A dohányzás veszélyének szemléltetése: A hidrogén-cianid egyszerű spektrofotometriás meghatározása a cigarettafüstben és -szűrőkben. J. Chem. Educ., 2013, 90, 1654-1657. Helyreállítva a pubs.acs.org webhelyről.
9. Alarie, Y. és mtsai. (1990). A hidrogén-cianid szerepe a tűzben bekövetkező halálesetekben. Tűzben és polimerekben. 3. fejezet. ACS Symposium sorozat. Helyreállítva a pubs.acs.org webhelyről.