VANDENILIO RŪGŠTIS: MOLEKULINĖ STRUKTŪRA, SAVYBĖS, PANAUDOJIMAS - CHEMIJA - 2025

Vandenilio cianido arba vandenilio cianidas yra organinis junginys, kurio cheminė formulė yra HCN. Jis taip pat žinomas kaip metanonitrilas arba formonitrilas ir, prieš kelerius metus, kaip prūso rūgštis, nors tai iš tikrųjų yra kitas junginys.

Vandenilio rūgštis yra ypač nuodingos bespalvės dujos, gaunamos apdorojant cianidus rūgštimis. Ši rūgštis randama persikų sėklose, daugelyje vietų dar vadinama persikais.

Persikų sėkla, kurioje yra vandenilio cianido rūgšties arba vandenilio cianido, HCN. An.ha. Šaltinis: „Wikipedia Commons“.

Kai aplinkos temperatūra žemesnė kaip 25 ºC, tai yra skystis, o aukštesnė už tą temperatūrą - dujos. Abiem atvejais jis yra labai toksiškas žmonėms, gyvūnams ir net daugumai prie jo nepritaikytų mikroorganizmų. Tai geras jonų tirpiklis. Jis yra labai nestabilus, nes linkęs lengvai polimerizuotis.

Jis randamas augalų karalystėje, įtrauktoje į kai kurių glikozidų molekules, nes kai hidrolizuojami augalo fermentai, gaunami HCN, gliukozė ir benzaldehidas.

Šie glikozidai randami tam tikrų vaisių, tokių kaip persikai, abrikosai, vyšnios, slyvos, ir karčiųjų migdolų sėklose, todėl jų niekada negalima nuryti.

Taip pat jo yra augalų glikoziduose, tokiuose kaip kai kurie sorgai. Be to, kai kurios bakterijos jį gamina metabolizmo metu. Jis daugiausia naudojamas polimerų gamyboje ir kai kuriuose metalurgijos procesuose.

HCN yra mirtinas nuodas įkvėpus, nurijus ir susilietus. Jo yra cigarečių dūmuose ir plastikų bei medžiagų, turinčių anglies ir azoto, gaisrų dūmuose. Jis laikomas atmosferos teršalu, nes yra gaminamas deginant organines medžiagas dideliuose planetos plotuose.

Molekulinė struktūra ir elektroninė konfigūracija

Vandenilio cianidas arba vandenilio cianidas yra kovalentinis molekulinis junginys, turintis vieną vandenilio, vieną anglies ir vieną azoto atomą.

Anglies atomas ir azoto atomas turi 3 poras elektronų, taigi jie sudaro trigubą jungtį. Vandenilis yra sujungtas su anglimi, kurios šios jungties valentas yra keturi ir visas elektronų baitas.

Azoto valentingumas yra penki, o oktetui užbaigti jis turi suporuotų arba vienišių elektronų, esančių šonuose, porą.

Todėl HCN yra visiškai tiesinė molekulė, kurioje nesusietos elektronų poros yra šonuose ant azoto.

Lewis rodo vandenilio cianano rūgštį, kurioje stebimi elektronai, esantys kiekvienoje jungtyje, ir vienišų elektronų pora azoto. Autorius: Marilú Stea.

Vandenilio cianido rūgšties arba vandenilio cianido struktūra, kur pastebimas trigubas ryšys tarp anglies ir azoto. Autorius: Marilú Stea.

Nomenklatūra

- vandenilio cianido rūgštis

- vandenilio cianidas

- Metanonitrilas

- Formonitrilas

- vandenilio cianido rūgštis

Savybės

Fizinė būklė

Žemiau nei 25,6 ºC, jei jis yra bevandenis ir stabilizuotas, tai yra bespalvis arba šviesiai mėlynas skystis, kuris yra labai nestabilus ir toksiškas. Jei ji yra aukštesnė už tą temperatūrą, tai yra ypač nuodingos bespalvės dujos.

Molekulinė masė

27,03 g / mol

Lydymosi temperatūra

-13,28 ºC

Virimo taškas

25,63 ºC (atkreipkite dėmesį, kad jis verda šiek tiek aukštesnėje nei kambario temperatūroje).

Pliūpsnio temperatūra

-18 ºC (uždaros taurės metodas)

Savaiminio užsidegimo temperatūra

538 ºC

Tankis

0,6875 g / cm ³ esant 20 ºC

Tirpumas

Visiškai maišosi su vandeniu, etilo alkoholiu ir etilo eteriu.

Disociacijos konstanta

K = 2,1 x 10 ^-9

pK _a = 9,2 (tai labai silpna rūgštis)

Kai kurios cheminės savybės

HCN dielektrinė konstanta yra labai aukšta (nuo 107 iki 25 ºC). Taip yra todėl, kad jo molekulės yra labai polinės ir jungiasi per vandenilio ryšius, kaip ir H ₂ O atveju.

Kadangi HCN turi tokią didelę dielektrinę konstantą, jis pasirodo esąs geras jonizuojantis tirpiklis.

Skystas bevandenis HCN yra labai nestabilus, linkęs smarkiai polimerizuotis. Tai, kad būtų išvengta, stabilizatoriai yra pridėta, pavyzdžiui, nedidelė procentinė dalis H ₂ SO ₄ .

Vandeniniame tirpale, esant amoniakui ir aukštam slėgiui, jis sudaro adeniną - junginį, kuris yra DNR ir RNR dalis, tai yra, biologiškai svarbią molekulę.

Tai labai silpna rūgštis, nes jos jonizacijos konstanta yra labai maža, todėl ji tik iš dalies jonizuojasi vandenyje, suteikdama cianido anijoną CN ^- . Jis sudaro druskas su bazėmis, bet ne su karbonatais.

Vandeniniai, nuo saulės neapsaugoti tirpalai lėtai suyra ir sukuria amonio formatą HCOONH ₄ .

Tirpale jis turi silpną migdolų kvapą.

Ėsdinimas

Kadangi tai yra silpna rūgštis, ji paprastai nėra ėsdinanti.

Tačiau vandeniniai HCN tirpalai, kurių sudėtyje yra sieros rūgšties kaip stabilizatoriaus, stipriai veikia plieną aukštesnėje nei 40 ° C temperatūroje, o nerūdijantį plieną - aukštesnėje nei 80 ° C temperatūroje.

Be to, praskiesti vandeniniai HCN tirpalai anglies plienui gali sukelti stresą net kambario temperatūroje.

Tai taip pat gali pažeisti kai kurias gumas, plastikus ir dangas.

Vieta gamtoje

Augalų karalystėje jo yra gana daug kaip glikozidų dalis.

Pavyzdžiui, jis gaunamas iš amigdalino C ₆ H _5- CH (-CN) -O-gliukozės-O-gliukozės, junginio, esančio karčiuose migdoluose. Amygdalinas yra cianogeninis beta-gliukozidas, nes hidrolizuodamasis jis suformuoja dvi gliukozės molekules: vieną iš benzaldehido, kitą - HCN. Fermentas, kuris juos išskiria, yra beta-gliukoksidazė.

Amygdalin galima rasti persikų, abrikosų, karčiųjų migdolų, vyšnių ir slyvų sėklose.

Kai kuriose sorgo augalų rūšyse yra cianogeninis gliukozidas, vadinamas durrinu (ty p-hidroksi- (S) -mandelonitrilas-beta-D-gliukozidas). Šis junginys gali būti skaidomas dviejų pakopų fermentinės hidrolizės būdu.

Pirmiausia sorgo augaluose endogeninis fermentas durrinazė jį hidrolizuoja iki gliukozės ir p-hidroksi- (S) -mandelonitrilo. Tada pastarasis greitai virsta laisvu HCN ir p-hidroksibenzaldehidu.

Sorgo augalas, turintis daug durrino. Nepateiktas mašininio skaitymo autorius. Pethanas padarė prielaidą (remdamasis pretenzijomis dėl autorių teisių). . Šaltinis: „Wikipedia Commons“.

HCN yra atsakingas už sorgo augalų atsparumą kenkėjams ir patogenams.

Tai paaiškinama tuo, kad durrinas ir fermentas durrinazė šiuose augaluose turi skirtingas vietas ir jie liečiasi tik tada, kai audiniai yra sužeisti ar sunaikinami, išlaisvindami HCN ir apsaugodami augalą nuo infekcijų, kurios galėtų prasiskverbti per sužeistą dalį. .

Durrino molekulė, kurioje stebimas trigubas CN ryšys, kuris fermentinės hidrolizės metu sukuria HCN. Edgar181. Šaltinis: „Wikipedia Commons“.

Be to, kai kurios žmogaus patogeninės bakterijos, tokios kaip Pseudomonas aeruginosa ir P. gingivalis, jas gamina metabolizmo metu.

Programos

Ruošiant kitus cheminius junginius ir polimerus

Didžiausią dalį pramoniniame lygmenyje gaminamo HCN panaudojimas yra tarpinių medžiagų paruošimas organinei sintezei.

Jis naudojamas adiponitrilo NC- (CH ₂ ) _4- CN sintezėje , kuris naudojamas nailono arba nailono, poliamido paruošimui. Jis taip pat naudojamas ruošiant akrilnitrilą arba cianoetileną CH ₂ = CH-CN, naudojamas ruošiant akrilo pluoštus ir plastikus.

Jo darinys natrio cianidas NaCN yra naudojamas auksui išgauti kasant šį metalą.

Kitas jo darinys - cianogeno chloridas ClCN - yra naudojamas pesticidų formulėms.

HCN naudojamas gaminant kompleksonus, tokius kaip EDTA (etilen-diamino-tetra-acetatas).

Jis naudojamas ferocianidų ir kai kurių farmacijos produktų gamyboje.

Įvairūs naudojimo būdai

HCN dujos buvo naudojamos kaip insekticidas, fungicidas ir dezinfekavimo priemonė laivų ir pastatų fumigacijai. Taip pat, norint restauruoti baldus, reikia fumiguoti.

HCN buvo naudojamas metalų poliravimui, metalų nusodinimui, fotografavimo ir metalurgijos procesams.

Dėl ypač didelio toksiškumo jis buvo paskirtas cheminio karo agentu.

Žemės ūkyje

Jis buvo naudojamas kaip herbicidas ir pesticidas soduose. Jis buvo naudojamas kontroliuoti žvynus ir kitus patogenus ant citrusinių medžių, tačiau kai kurie iš šių kenkėjų tapo atsparūs HCN.

Jis taip pat buvo naudojamas grūdų siloso fumigacijai. Vietoje paruoštos HCN dujos buvo naudojamos fumiguojant kviečių grūdus, siekiant apsaugoti juos nuo kenkėjų, tokių kaip vabzdžiai, grybeliai ir graužikai. Šiuo tikslu svarbu, kad fumiguojamos sėklos toleruotų pesticidų sukėlėją.

Tyrimai atlikti fumiguojant kviečių sėklas HCN ir nustatyta, kad tai nedaro neigiamos įtakos jų daigumui, greičiau atrodo, kad tai palanku.

Tačiau didelės HCN dozės gali žymiai sutrumpinti nuo sėklos sudygusius mažus lapus.

Kita vertus, kadangi tai yra galingas nematidas ir kad kai kurie sorgo augalai jo turi savo audiniuose, tiriama sorgo augalų galimybė naudoti biocidinį žaliąjį mėšlą.

Jo naudojimas padėtų pagerinti dirvožemį, slopinti piktžoles ir užkirsti kelią ligoms bei fitopatinių nematodų padarytai žalai.

Pavojai

Žmonėms HCN yra mirtinas nuodas visais būdais: įkvėpus, nurijus ir susilietus.

Autorius: „Clker-Free-Vector-Images“. Šaltinis: „Pixabay“.

Įkvėpimas gali būti mirtinas. Manoma, kad maždaug 60–70% gyventojų gali nustatyti karštą migdolų HCN kvapą, kai jo ore yra 1-5 ppm koncentracija.

Tačiau yra 20% gyventojų, kurie negali to nustatyti net esant mirtinai koncentracijai, nes jie genetiškai to nesugeba.

Nurijus tai yra ūmus ir neatidėliotinas veiksmų nuodas.

Jei jų tirpalai liečiasi su oda, susijęs cianidas gali būti mirtinas.

HCN yra cigarečių dūmuose ir susidaro deginant plastiką, kuriame yra azoto.

Mirtino veikimo mechanizmas kūne

Tai cheminis asfiksatorius ir greitai toksiškas, dažnai mirtis. Patekęs į organizmą, jis jungiasi su metalo enzimais (fermentais, kuriuose yra metalo jonų), juos inaktyvuodamas. Tai yra toksiškas agentas įvairiems žmogaus kūno organams

Pagrindinis jo toksinis poveikis yra ląstelių kvėpavimo slopinimas, nes jis išjungia fermentą, kuris daro įtaką fosforilinimui mitochondrijose, ty organelėse, kurios, be kita ko, įsikiša į ląstelių kvėpavimo funkciją.

Cigarečių dūmų pavojus

HCN yra cigarečių dūmuose.

Nors daugelis žmonių žino apie apsinuodijimą HCN, nedaug žmonių supranta, kad kenksmingą jo poveikį daro cigarečių dūmai.

HCN yra viena iš kelių ląstelių kvėpavimo fermentų slopinimo priežasčių. Cigarečių dūmuose esantis HCN kiekis ypač žaloja nervų sistemą.

Buvo pranešta, kad HCN kiekis cigarečių dūmuose yra nuo 10 iki 400 μg vienoje cigaretėje tiesiogiai įkvepiamų dūmų ir nuo 0,006 iki 0,27 μg / cigaretėje antriniam įkvėpimui (antriniai dūmai). HCN sukelia toksinį poveikį nuo 40 µM.

Autorius: Alexas Fotos. Šaltinis: „Pixabay“.

Įkvėpus jis greitai patenka į kraują, kur išleidžiamas į plazmą arba jungiasi su hemoglobinu. Nedidelė dalis paverčiama tiocianatu ir išsiskiria su šlapimu.

HCN kaitinimo rizika

Ilgalaikis skysto HCN poveikis uždaruose induose gali sukelti netikėtą žiaurų indų plyšimą. Sprogstamai gali polimerizuotis esant 50–60ºC temperatūrai, esant šarmų pėdsakams ir neturint inhibitorių.

HCN yra gaisro dūmuose

HCN išsiskiria deginant azoto turinčius polimerus, tokius kaip vilna, šilkas, poliakrilnitrilai ir nailonas. Šios medžiagos yra mūsų namuose ir daugelyje žmonių veiklos vietų.

Dėl šios priežasties gaisrų metu HCN gali būti mirties priežastis įkvėpus.

Atmosferos teršalas

HCN yra troposferos teršalas. Jis yra atsparus fotolizei, o aplinkos atmosferoje jis nehidrolizuojamas.

Fotochemiškai gaminami hidroksilo OH • radikalai gali reaguoti su HCN, tačiau reakcija vyksta labai lėtai, todėl HCN pusinės eliminacijos laikas atmosferoje yra 2 metai.

Deginant biomasę, ypač durpes, HCN išleidžiamas į atmosferą, taip pat vykdant pramoninę veiklą. Tačiau durpių deginimas yra 5-10 kartų didesnis užteršimas nei kitų rūšių biomasės deginimas.

Kai kurie tyrėjai išsiaiškino, kad aukšta temperatūra ir sausra, kurią sukelia El Niño reiškinys tam tikrose planetos vietose, sezoninius gaisrus padidina vietose, kuriose yra daug suskaidytų augalų.

Autorius: Steve'as Buissinne'as. Šaltinis: „Pixabay“.

Tai lemia intensyvų biomasės deginimą sausu metų laiku.

Šie įvykiai sukelia didelę HCN koncentraciją troposferoje, kuri ilgainiui perkeliama į apatinę stratosferą ir išlieka labai ilgą laiką.

Nuorodos

1. Cotton, F. Albert ir Wilkinson, Geoffrey. (1980). Pažangi neorganinė chemija. Ketvirtasis leidimas. Johnas Wiley ir sūnūs.
2. JAV nacionalinė medicinos biblioteka. (2019 m.). Vandenilio cianidas. Atkurta iš pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
3. Gidlow, D. (2017). Vandenilio cianidas - atnaujinimas. Darbo medicina 2017; 67: 662-663. Atkurta iš ncbi.nlm.nih.gov.
4. Van Nostrando mokslinė enciklopedija. (2005). Vandenilio cianidas. 9 ^-asis atkurtas iš onlinelibrary.wiley.com.
5. Renas, Y.-L. et al. (devyniolika devyniasdešimt šeši). Vandenilio cianido ir karbonilo sulfido poveikis kviečių daigumui ir sumušimo jėgai. Pestinis. Sci., 1996, 47, 1-5. Atkurta iš onlinelibrary.wiley.com.
6. De Nicola, GR ir kt. (2011). Paprastas analitinis metodas, skirtas įvertinti dhurrino kiekį cianogeniniuose augaluose jų naudojimui pašaruose ir biofumigacijai. J. Agric. Maisto chem., 2011, 59, 8065-8069. Atkurta iš pubs.acs.org.
7. Sheese, PE ir kt. (2017). Visuotinis vandenilio cianido sustiprinimas apatinėje stratosferoje per 2016 metus. Geophys. Lett., 44, 5791-5797. Atkurta iš agupubs.onlinelibrary.wiley.com.
8. Surleva, AR ir Drochioiu, G. (2013). Rūkymo rizikos vizualizavimas: paprastas spektrofotometrinis vandenilio cianido nustatymas cigarečių dūmuose ir filtruose. J. Chem., 2013, 90, 1654–1657. Atkurta iš pubs.acs.org.
9. Alarie, Y. ir kt. (1990). Vandenilio cianido vaidmuo žmonių žūčiai gaisre. Gaisruose ir polimeruose. 3 skyrius. ACS simpoziumų serija. Atkurta iš pubs.acs.org.