Blåvätesyra

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 5 oktober 2022; verifiering kräver 1 redigering .
Blåvätesyra
Allmän
Systematiskt
namn
Vätecyanid, vätecyanid
Traditionella namn hydrocyanid; vätecyanid, cyanvätesyra
Chem. formel HCN
Råtta. formel HCN
Fysikaliska egenskaper
stat färglös giftig gas eller färglös flyktig vätska med en stickande lukt
Molar massa 27,0253 g/ mol
Densitet 0,687 g/cm³
Dynamisk viskositet 0,201 Pa s
Joniseringsenergi 13,6 ± 0,1 eV [2]
Termiska egenskaper
Temperatur
 •  smältning -13,4°C
 •  kokande 26,7°C
 •  blinkar -17,8°C
Explosiva gränser 5,6 ± 0,1 vol.% [2]
Mol. värmekapacitet (genomsnitt för gas och vätska) 1,97 J/(mol K)
Ångtryck 630 ± 1 mmHg [2]
Kemiska egenskaper
Syradissociationskonstant 9.21
Löslighet
 • i vatten i vilken proportion som helst
Optiska egenskaper
Brytningsindex 1,2675
Strukturera
Dipolmoment 2,98  D
Klassificering
Reg. CAS-nummer 74-90-8
PubChem
Reg. EINECS-nummer 200-821-6
LEDER   C#N
InChI   InChI=1S/CHN/cl-2/h1HLELOWRISYMNNSU-UHFFFAOYSA-N
RTECS MW6825000
CHEBI 18407
FN-nummer 1051
ChemSpider
Säkerhet
Begränsa koncentrationen 0,3 mg/m 3 (max en gång) [1]
LD 50 3,7 mg/kg (möss, oralt)
Giftighet Extremt giftig, SDYAV
ECB ikoner
NFPA 704 NFPA 704 fyrfärgad diamant fyra fyra 2
Data baseras på standardförhållanden (25 °C, 100 kPa) om inget annat anges.
 Mediafiler på Wikimedia Commons

Blåväte (blåväte ) ( hydrocyanid , vätecyanid , vätecyanid [3] ) är en kemisk förening med formeln HCN. Färglös, mycket flyktig, mycket rörlig, giftig vätska med en obehaglig lukt [4] (vissa människor kan inte känna lukten av den, känslighetströskeln varierar kraftigt i befolkningen [5] [6] ).

Blåvätesyra finns i vissa växter, koksugnsgas , tobaksrök, och frigörs under termisk nedbrytning av nylon , polyuretaner .

Fysiska egenskaper

Blandbar i alla proportioner med vatten , etanol , dietyleter . Det är också blandbart med många andra alkoholer och etrar, aromatiska kolväten och koltetraklorid [4] .

HCN-molekylen har en linjär struktur [7] [8] med interatomära avstånd H–C 0,1064 nm och C≡N 0,1156 nm och är starkt polär ( elektriskt dipolmoment μ = 0,992⋅10 −29 Cm ) [4] .

Vattenfri vätecyanid är ett starkt joniserande lösningsmedel, elektrolyter lösta i det dissocierar väl till joner. Dess relativa permittivitet vid 25 °C är [4] 106,8 (högre än vatten ). Detta beror på den linjära associationen av polära HCN-molekyler på grund av bildandet av vätebindningar .

Smältpunkt −13,29 °C, kokpunkt +25,65 °C. Densitet 0,71618 g/cm 3 vid 0 °C, 0,68708 g/cm 3 vid 0 °C [4] .

Kritiskt tryck 4,95 MPa, kritisk temperatur +183,5 °C, kritisk densitet 0,195 g/cm 3 [4] .

Brytningsindex n D = 1,26136 (20 °C) [4] .

Bildningsentalpin är 132 kJ/mol, smältentalpin är 8,41 kJ/mol, förångningsentalpin är 25,2 kJ/mol. Entalpi vid förbränning −663 kJ/mol. Entropi 201,71 J / (mol K) (vid 298 K) [4] .

Dynamisk viskositet 0,183 mPa·s, kinematisk viskositet 17,78 mN/m [4] .

Den specifika elektriska resistansen för flytande cyanvätesyra är 10 5 Ohm·m [4] .

Fast cyanvätesyra vid normalt tryck existerar i två kristallina modifikationer. Vid temperaturer under -102,78 ° C, bildar den rombiska kristaller , rymdgrupp I 2 mm , cellparametrar  a = 0,413 nm , b = 0,485 nm , c = 0,434 nm , Z = 2 . Ovanför denna temperatur omvandlas den till tetragonala kristaller , rymdgrupp I 4 mm , cellparametrar  a = 0,463 nm , c = 0,434 nm , Z = 2 [4] .

Kemiska egenskaper

Mycket svag monobasisk syra : dess dissociationskonstant Ka = 1,32⋅10 −9 , pKa = 8,88 ( vid 18 °C) [4] . Bildar salter med metaller - cyanider . Interagerar med oxider och hydroxider av alkali- och jordalkalimetaller .

Blåvätesyraångor brinner i luften med en violett låga och bildar H 2 O, CO och N 2 . Självantändningstemperaturen i luft är 538 °C. Flampunkt -18 °C. Den explosiva koncentrationen av HCN-ångor i luften är 4,9–39,7 % [4] .

I en blandning av syre och fluor brinner det med frigöring av en stor mängd värme:

kJ.

Blåvätesyra används ofta i organisk syntes. Det reagerar med karbonylföreningar för att bilda cyanohydriner :

Med klor bildar brom och jod direkt cyanidhalogenider:

Med haloalkaner - nitriler (Kolbe-reaktion):

Det reagerar med alkener och alkyner genom att lägga till flera bindningar:

Polymeriserar lätt i närvaro av en bas (ofta med en explosion). Bildar addukter , t.ex. HCN-CuCl.

När det sönderdelas med vatten ger det ammoniumformiat eller formamid

Titel

Cyanogruppen i kombination med järn ger en rik klarblå färg. En välkänd förening är Prussian blue , en blandning av hexacyanoferrater med formeln Fe7(CN)18. Preussiskt blått mottogs 1704 av den tyske mästaren Johann Jakob Diesbach, som förberedde färger för konstnärer. Och redan 1782 fick den svenske kemisten Karl Scheele cyanväte (blå) ur preussisk blått.

Fysiologiska egenskaper

Blåvätesyra är mycket giftig och dödligt giftig. Det är ett ämne som orsakar syresvält av vävnadstyp [9] . Samtidigt observeras en hög syrehalt både i arteriellt och venöst blod och därmed en minskning av den arteriovenösa skillnaden, en kraftig minskning av syreförbrukningen av vävnader med en minskning av bildningen av koldioxid i dem . Blåvätesyra och dess salter, lösta i blodet, når vävnaderna, där de interagerar med den trevärda formen av järncytokromoxidas . När det kombineras med cyanid , förlorar cytokromoxidas sin förmåga att överföra elektroner till molekylärt syre . På grund av misslyckandet i den sista länken av oxidation blockeras hela andningskedjan och vävnadshypoxi utvecklas . Med arteriellt blod levereras syre till vävnaderna i tillräckliga mängder, men absorberas inte av dem och passerar oförändrat in i venbädden. Samtidigt störs processerna för bildande av makroerg , som är nödvändiga för den normala aktiviteten hos olika organ och system. Glykolys aktiveras , det vill säga utbytet från aerob till anaerob byggs om. Aktiviteten hos andra enzymer är också undertryckt  - katalas , peroxidas , laktatdehydrogenas .

Åtgärd på nervsystemet

Som ett resultat av vävnadshypoxi , som utvecklas under påverkan av blåvätesyra, är funktionerna i det centrala nervsystemet i första hand försämrade .

Åtgärd på andningsorganen

Som ett resultat av akut förgiftning sker en kraftig ökning av andningsfrekvensen och andningsdjupet . Att utveckla andnöd bör betraktas som en kompenserande reaktion från kroppen på hypoxi . Den stimulerande effekten av cyanvätesyra på andningen beror på exciteringen av kemoreceptorerna i carotis sinus och giftets direkta effekt på cellerna i andningscentrumet. Den initiala exciteringen av andningen, när berusningen utvecklas, ersätts av dess förtryck upp till ett fullständigt stopp. Orsakerna till dessa störningar är vävnadshypoxi och utarmning av energiresurser i cellerna i carotis sinus och i centrum av medulla oblongata .

Åtgärd på det kardiovaskulära systemet

Blåvätesyra tränger in i blodet och minskar cellernas förmåga att uppfatta syre från det strömmande blodet. Och eftersom nervceller behöver syre mer än andra, är de de första som drabbas av dess verkan. Under den första berusningsperioden observeras en avmattning av hjärtfrekvensen . En ökning av blodtrycket och en ökning av hjärtats minutvolym uppstår på grund av exciteringen av kemoreceptorer i sinus halspulsåder och celler i det vasomotoriska centret av blåvätesyra , å ena sidan, och frisättningen av katekolaminer från binjurarna och, som ett resultat, vasospasm , å andra sidan. I framtiden sjunker blodtrycket , pulsen blir snabbare, akut hjärt-kärlsvikt utvecklas och hjärtstopp inträffar .

Förändringar i blodsystemet

Innehållet av erytrocyter i blodet ökar , vilket förklaras av reflexsammandragningen av mjälten som svar på att hypoxi utvecklas . Färgen på venöst blod blir ljust scharlakansröd på grund av överskottet av syreinnehållet , absorberas inte av vävnaderna. Den arteriovenösa skillnaden i syre minskar kraftigt. När vävnadsandningen dämpas förändras både gasens och den biokemiska sammansättningen av blodet. Halten av CO 2 i blodet minskar på grund av mindre bildning och ökad frisättning vid hyperventilering . Detta leder i början av utvecklingen av berusning till gasalkalos , som övergår till metabolisk acidos , som är en konsekvens av aktiveringen av glykolysprocesser . Ooxiderade ämnesomsättningsprodukter ackumuleras i blodet. Innehållet av mjölksyra ökar, innehållet av acetonkroppar ökar, hyperglykemi noteras . Brott mot redoxprocesser i vävnader leder till hypotermi . Således orsakar blåvätesyra och dess salter vävnadshypoxi och tillhörande andnings- , cirkulations- , metabola och centrala nervsystemfunktioner , vars svårighetsgrad beror på hur allvarlig berusningen är .

Korrosivitet

Liksom många andra syror är blåvätesyra frätande för metaller [10] .

Biologisk roll

Det har visat sig att neuroner är kapabla att producera endogen cyanvätesyra (vätecyanid, HCN) efter att ha aktiverats av endogena eller exogena opioider och att produktionen av endogen cyanväte av neuroner ökar aktiviteten hos NMDA-receptorer och därför kan spela en viktig roll vid signalöverföring mellan neuroner ( neurotransmission ). ). Dessutom var bildningen av endogen cyanid nödvändig för fullständig manifestation av den smärtstillande effekten av endogena och exogena opioider, och substanser som minskar bildningen av fritt HCN kunde minska (men inte helt eliminera) den smärtstillande effekten av endogena och exogena opioider. . Det har föreslagits att endogen cyanvätesyra kan vara en neuromodulator [11] .

Det är också känt att stimulering av muskarina kolinerga receptorer av feokromocytomceller i kultur ökar bildningen av endogen cyanväte av dem, men stimulering av muskarina acetylkolinreceptorer i CNS i en levande råtta leder tvärtom till en minskning av bildning av endogen cyanvätesyra [12] .

Det har också visat sig att blåvätesyra utsöndras av leukocyter i processen med fagocytos och är kapabel att döda patogena mikroorganismer [11] .

Det är möjligt att vasodilatation orsakad av natriumnitroprussid inte bara är associerad med bildningen av kväveoxid (en mekanism som är gemensam för verkan av alla vasodilatorer i nitratgruppen, såsom nitroglycerin , nitrosorbid), utan också med bildningen av cyanid. Det är möjligt att endogen cyanid och tiocyanatet som bildas under dess neutralisering i kroppen spelar en roll i regleringen av det kardiovaskulära systemets funktioner, för att säkerställa vasodilatation och är en av de endogena antihypertensiva substanserna [13] .

Får

För närvarande finns det tre vanligaste metoderna för att producera blåvätesyra i industriell skala:

(i närvaro av fukt)

Denna reaktion är ibland grunden för oavsiktliga förgiftningar eftersom syran omvandlar det icke -flyktiga cyanidsaltet till vätecyanidgas.

Det kan erhållas i laboratoriet genom interaktion mellan rött blodsalt och utspädd syra: [14]

Applikation

I kemisk produktion

Det är ett råmaterial för framställning av akrylnitril , metylmetakrylat , adiponitril och andra föreningar. Ett stort antal av dess derivat används vid utvinning av ädelmetaller från malmer, vid galvanoplastisk förgyllning och försilvning, vid framställning av aromatiska ämnen, kemiska fibrer, plast, gummi , organiskt glas, växtstimulerande medel och herbicider .

Som ett gift

För första gången användes blåvätesyra som ett kemiskt krigsmedel av den franska armén den 1 juli 1916 vid floden Somme [15] . Men på grund av bristen på kumulativa egenskaper och lågt motstånd på marken har dess efterföljande användning i denna egenskap upphört.

Blåvätesyra var huvudingrediensen i Zyklon B , som var den populäraste insekticiden i Europa under andra världskriget och som även användes av nazisterna för att döda människor i koncentrationsläger. I vissa delstater i USA har blåvätesyra använts i gaskammare som ett giftigt ämne vid verkställandet av dödsdomar ; detta gjordes senast i Arizona 1999 [16] . Döden inträffar vanligtvis inom 5-15 minuter.

Salter

Blåvätesyrasalter kallas cyanider . Alla cyanider, liksom själva syran, är mycket giftiga. Cyanider är föremål för stark hydrolys . Vid lagring av vattenhaltiga lösningar av cyanider med tillgång till koldioxid sönderdelas de:

CN - jonen (isoelektronisk till CO -molekylen ) ingår som en ligand i ett stort antal komplexa föreningar av d-element. Komplexa cyanider i lösningar är mycket stabila.

Tungmetallcyanider är termiskt instabila; i vatten, förutom kvicksilvercyanid (Hg (CN) 2 ), är olösliga. När de oxideras bildar cyanider salter - cyanater :

Många metaller, under inverkan av ett överskott av kaliumcyanid eller natriumcyanid , ger komplexa föreningar , som till exempel används för att extrahera guld och silver från malmer:

Toxicitet och biologiska egenskaper

Blåvätesyra - det starkaste giftet för allmän toxisk verkan , blockerar cellulärt cytokromoxidas , vilket resulterar i allvarlig vävnadshypoxi . Halva dödliga doser (LD 50 ) och koncentrationer för cyanväte [17] :

Vid inandning av blåvätesyra i små koncentrationer uppstår en repa i halsen, en bitter smak i munnen, huvudvärk, illamående , kräkningar , smärta bakom bröstbenet. Med en ökning av berusningen minskar pulsen, andnöd ökar, kramper utvecklas och medvetslöshet inträffar. Samtidigt finns det ingen cyanos (syrehalten i blodet är tillräcklig, dess utnyttjande i vävnaderna försämras).

När blåvätesyra inhaleras i höga koncentrationer eller när den intas, uppstår kloniska-toniska kramper och en nästan omedelbar medvetslöshet på grund av förlamning av andningscentrum. Döden kan inträffa inom några minuter.

I människokroppen är metaboliten av cyanväte tiocyanat (tiocyanat) SCN- , som bildas under dess interaktion med svavel under verkan av enzymet rhodanas .

Blåvätesyra motgift

Flera motgift är kända för behandling av blåvätesyraförgiftning , som kan delas in i två grupper. Den terapeutiska effekten av en grupp av motgift är baserad på deras interaktion med cyanvätesyra för att bilda icke-toxiska produkter. Sådana läkemedel inkluderar till exempel kolloidalt svavel och olika polytionater , som omvandlar cyanvätesyra till lågtoxiska tiocyanater , såväl som aldehyder och ketoner ( glukos , dihydroxiaceton , etc.), som kemiskt binder cyanväte för att bilda cyanohydriner . En annan grupp av motgift inkluderar läkemedel som orsakar bildning av methemoglobin i blodet : cyanvätesyra binder till methemoglobin och når inte cytokromoxidas . Metylenblått , såväl som salter och estrar av salpetersyrlighet , används som methemoglobinbildare .

Jämförande utvärdering av motgift: metylenblått skyddar mot två dödliga doser, natriumtiosulfat och natriumtetratiosulfat  - från tre doser, natriumnitrit och etylnitrit  - från fyra doser, metylenblått tillsammans med tetratiosulfat - från sex doser, amylnitrit tillsammans med tiosulfat - från tio doser , natriumnitrit tillsammans med tiosulfat  - från tjugo dödliga doser cyanväte.

Arbetssäkerhet

MPC [1] i luften i arbetsområdet är 0,3 mg/m 3 (max en gång). Enligt [18] kommer människor sannolikt inte att lukta vid en farlig koncentration; och enligt [19] kan doftuppfattningströskeln vara 5,6 mg/m 3 .

Anteckningar

  1. 1 2 (Rospotrebnadzor) . nr 606. Hydrocyanid (vätecyanid; cyanvätesyra) // GN 2.2.5.3532-18 "Maximala tillåtna koncentrationer (MPC) av skadliga ämnen i luften i arbetsområdet" / godkänd av A.Yu. Popova . - Moskva, 2018. - S. 45. - 170 sid. - (Sanitära regler). Arkiverad 12 juni 2020 på Wayback Machine
  2. 1 2 3 http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0333.html
  3. Vanligtvis betyder cyanväte i kemi en vattenlösning av vätecyanid , därför är identifieringen av cyanväte med vätecyanid i sig, även om den är utbredd, inte helt korrekt.
  4. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Smirnov S.K. Blåvätesyra // Kemisk uppslagsverk  : i 5 volymer / Kap. ed. N.S. Zefirov . - M . : Great Russian Encyclopedia , 1995. - T. 4: Polymer - Trypsin. - S. 352. - 639 sid. - 40 000 exemplar.  — ISBN 5-85270-039-8 .
  5. Vijayalaxmi C. , Murty JS Vätecyanidluktkänslighet i vissa indiska populationer  //  Acta geneticae medicae et gemellologiae. - 1975. - Januari ( vol. 24 , nr 1-2 ). - S. 169-171 . — ISSN 1120-9623 . - doi : 10.1017/S1120962300022071 .
  6. Cyanid, oförmåga att lukta . Online Mendelian Inheritance in Man . Hämtad 31 mars 2010. Arkiverad från originalet 7 mars 2011.
  7. Bobkov S. S., Smirnov S. K. , Hydrocyanic acid, 1970 , sid. 26.
  8. Nekrasov B.V. , Fundamentals of General Chemistry, volym 1, 1973 , sid. 520.
  9. Milkov L. E., Tochilkiv A. I., Khizhnyakova K. I. . Blåvätesyra  // Stor medicinsk encyklopedi  : i 30 volymer  / kap. ed. B.V. Petrovskij . - 3:e uppl. - Moskva: Soviet Encyclopedia , 1984. - T. 23. Sackaros - Vaskulär ton . — 544 sid. — 150 800 exemplar.
  10. Frätande aktivitet av cyanvätesyra
  11. 1 2 Borowitz JL, Gunasekar PG, Isom GE. Vätecyanidgenerering genom mu-opiatreceptoraktivering: möjlig neuromodulerande roll för endogen cyanid.  // Brain Res .. - 12 sep 1997. - T. 768 , nr. 768(1-2) , nr 1-2 . - S. 294-300 . - doi : 10.1016/S0006-8993(97)00659-8 . — PMID 9369328 . Arkiverad från originalet den 23 september 2016.
  12. Gunasekar PG, Prabhakaran K, Li L, Zhang L, Isom GE, Borowitz JL. Receptormekanismer som förmedlar cyanidgenerering i PC12-celler och råtthjärna.  // Neurosci Res .. - Maj 2004. - T. 49 , nr. 49(1) , nr 1 . - S. 13-18 . - doi : 10.1016/j.neures.2004.01.006 . — PMID 15099699 . Arkiverad från originalet den 24 september 2015.
  13. Smith RP, Kruszyna H. Toxicology of some inorganic antihypertensive anions. // Fed Proc .. - Jan 1976. - T. 35 , nr. 35(1) , nr 1 . - S. 69-72 . — PMID 1245233 .
  14. Basset, 1924 .
  15. MSEU-webbplatsen . Hämtad 4 juli 2009. Arkiverad från originalet 12 juli 2009.
  16. P.Clarke, L.Hardy, A.Williams "Executioners", London, 2008, sidan 493 ( ISBN 978-0-70880-491-9 )
  17. Säkerhetsdata (MSDS) för vätecyanid . Hämtad 19 juni 2009. Arkiverad från originalet 25 oktober 2009.
  18. ICCB International Labour Organization . MKCB nr 0492. Blåvätesyra (flytande) . www.ilo.org/dyn/icsc/ (2018). Hämtad 12 november 2019. Arkiverad från originalet 20 oktober 2020.
  19. Braker W. och A.L. Mossman. Matheson Gas Data  Book . — 6:e upplagan. - Basking Ridge, NJ: Matheson Gas, Lyndhurst, 1980. - 711 sid.

Se även

Litteratur