Синильная кислота | это... Что такое Синильная кислота? (original) (raw)

Синильная кислота



Общие
Традиционные названия	циановодород, синильная кислота
Химическая формула	HCN
Физические свойства
Состояние (ст. усл.)	бесцветный газ или бесцветная легколетучая жидкость
Молярная масса	27,0253 г/моль
Плотность	0,687 г/см³
Динамическая вязкость (ст. усл.)	0,201 Па·с(при 20 °C)
Термические свойства
Температура плавления	−13,4 °C
Температура кипения	26,7 °C
Температура вспышки	−17,8 °C
Молярная теплоёмкость (ст. усл.)	(средняя для газа и жидкости) 1,97 Дж/(моль·К)
Химические свойства
pKa	9,21
Растворимость в воде	в любых пропорциях г/100 мл
Оптические свойства
Показатель преломления	1,2675
Структура
Дипольный момент	2,98 Д
Классификация
Рег. номер CAS	74-90-8
SMILES	C#N
Номер ООН	1051 (безводная)
Регистрационный номер EC	200-821-6
RTECS	MW6825000
Безопасность
ЛД50	мыши (перорально) 3.7 мг/кг
Токсичность	4 4 1

Сини́льная (циа́нистоводородная) кислота́, цианистый водород, HCN[1] — бесцветная, очень летучая, легкоподвижная жидкость с характерным запахом[2].

Синильная кислота содержится в некоторых растениях, коксовом газе, табачном дыме, выделяется при термическом разложении нейлона, полиуретанов. Смешивается во всех отношениях с водой, этанолом, диэтиловым эфиром.

Содержание

1 Свойства
- 1.1 Химические
- 1.2 Физиологические
  * 1.2.1 Действие на нервную систему
  * 1.2.2 Действие на дыхательную систему
  * 1.2.3 Действие на сердечно-сосудистую систему
  * 1.2.4 Изменения в системе крови
2 Получение
3 Применение
- 3.1 В химическом производстве
- 3.2 Как отравляющее веществo
4 Соли
5 Биологические свойства
6 Антидоты синильной кислоты
7 Литература
8 Примечания

Свойства

Химические

Молекула HCN сильно полярна (μ = 0,96·10−29 Кл·м).

Безводный цианистый водород является сильно ионизирующим растворителем, растворенные в нем электролиты хорошо диссоциируют на ионы. Его относительная диэлектрическая проницаемость при 25 °C равна 107 (выше, чем у воды). Это обусловлено линейной ассоциацией полярных молекул HCN за счет образования водородных связей.

Очень слабая одноосновная кислота К = 1,32·10−9 (18 °C). Образует с металлами соли — цианиды. Взаимодействует с оксидами и гидроксидами щелочных и щёлочноземельных металлов.

Пары синильной кислоты горят на воздухе фиолетовым пламенем с образованием Н2О, СО2 и N2. В смеси кислорода со фтором горит с выделением большого количества тепла:

$\mathsf {2HCN + O_2 + F_2 \rightarrow 2HF + 2CO + N_2 + 1020}$ кДж.

Синильная кислота широко применяется в органическом синтезе. Она реагирует с карбонильными соединениями, образуя циангидрины:

$\mathsf {RR'C\!=\!O + HCN \rightarrow RR'C(OH)CN} .$

С хлором, бромом и иодом прямо образует циангалогениды:

$\mathsf {X_2 + HCN \rightarrow XCN + HX} .$

С галогеналканами — нитрилы (реакция Кольбе):

$\mathsf {RX + HCN \rightarrow R\!-\!CN + HX} .$

С алкенами и алкинами реагирует, присоединяясь к кратным связям:

$\mathsf {HCN + CH\!\equiv\!CH \xrightarrow{Cu^+} CH_2\!=\!CHCN}.$

$\mathsf {HCN + CH_2\!=\!CH_2\ \xrightarrow{Pd/Al_2O_3}\ CH_3CH_2CN}.$

$\mathsf {HCN + RCH\!=\!NH \xrightarrow{Cu^+} RCH(NH_2)CN}.$

Легко полимеризуется в присутствии основания (часто со взрывом). Образует аддукты, например HCN-CuCl.

Физиологические

Синильная кислота является веществом, вызывающим кислородное голодание тканевого типа. При этом наблюдается высокое содержание кислорода как в артериальной, так и в венозной крови и уменьшение таким образом артерио-венозной разницы, резкое понижение потребления кислорода тканями с уменьшением образования в них углекислоты. Синильная кислота и её соли, растворенные в крови, достигают тканей, где вступают во взаимодействие с трехвалентной формой железа цитохромоксидазы. Соединившись с цианидом, цитохромоксидаза утрачивает способность переносить электроны на молекулярный кислород. Вследствие выхода из строя конечного звена окисления блокируется вся дыхательная цепь и развивается тканевая гипоксия. Кислород доставляется к тканям в достаточном количестве с артериальной кровью, но ими не усваивается и переходит в неизмененном виде в венозное русло. Одновременно нарушаются процессы образования макроэргов, необходимых для нормальной деятельности различных органов и систем. Активизируется гликолиз, то есть обмен с аэробного перестраивается на анаэробный. Также подавляется активность и других ферментов — каталазы, пероксидазы, лактатдегидрогеназы.

Действие на нервную систему

В результате тканевой гипоксии, развивающейся под влиянием синильной кислоты, в первую очередь нарушаются функции центральной нервной системы.

Действие на дыхательную систему

В результате острого отравления наблюдается резко выраженное увеличение частоты и глубины дыхания. Развивающуюся одышку следует рассматривать как компенсаторную реакцию организма на гипоксию. Стимулирующее действие синильной кислоты на дыхание обусловлено возбуждением хеморецепторов каротидного синуса и непосредственным действием яда на клетки дыхательного центра. Первоначальное возбуждение дыхания по мере развития интоксикации сменяется его угнетением вплоть до полной остановки. Причинами этих нарушений являются тканевая гипоксия и истощение энергетических ресурсов в клетках каротидного синуса и в центрах продолговатого мозга.

Действие на сердечно-сосудистую систему

Проникая в кровь, она снижает способность клеток воспринимать кислород из притекающей крови. Наступает кислородное голодание [источник не указан 656 дней]. А так как нервные клетки больше всех остальных нуждаются в кислороде, они первыми страдают от действия синильной кислоты. В начальном периоде интоксикации наблюдается замедление сердечного ритма. Повышение артериального давления и увеличение минутного объема сердца происходят за счет возбуждения синильной кислотой хеморецепторов каротидного синуса и клеток сосудодвигательного центра, с одной стороны, выброса катехоламинов из надпочечников и вследствие этого спазма сосудов — с другой. По мере развития отравления артериальное давление падает, пульс учащается, развивается острая сердечно-сосудистая недостаточность и наступает остановка сердца.

Изменения в системе крови

Содержание в крови эритроцитов увеличивается, что находит объяснение в рефлекторном сокращении селезенки в ответ на развивающуюся гипоксию. Цвет венозной крови становится ярко-алым за счет избыточного содержания кислорода, не поглощенного тканями. Артерио-венозная разница по кислороду резко уменьшается. При угнетении тканевого дыхания изменяется как газовый, так и биохимический состав крови. Содержание CO2 в крови снижается вследствие меньшего образования и усиленного её выделения при гипервентиляции. Это приводит в начале развития интоксикации к газовому алкалозу, который меняется метаболическим ацидозом, что является следствием активации процессов гликолиза. В крови накапливаются недоокисленные продукты обмена. Увеличивается содержание молочной кислоты, нарастает содержание ацетоновых тел, отмечается гипергликемия. Нарушением окислительно-восстановительных процессов в тканях объясняется развитие гипотермии. Таким образом, синильная кислота и её соли вызывают явления тканевой гипоксии и связанные с ней нарушения дыхания, кровообращения, обмена веществ, функции центральной нервной системы, выраженность которых зависит от тяжести интоксикации.

Получение

В настоящий момент есть три наиболее распространенных метода получения синильной кислоты в промышленных масштабах:

Метод Андрусова: прямой синтез из аммиака и метана в присутствии воздуха и платинового катализатора при высокой температуре:

$\mathsf {2NH_3 + 2CH_4 + 3O_2 \xrightarrow{Pt} 2HCN + 6H_2O}.$

Метод BMA (Blausäure aus Methan und Ammoniak), запатентованный фирмой Degussa: прямой синтез из аммиака и метана в присутствии платинового катализатора при высокой температуре:

$\mathsf {NH_3 + CH_4 \xrightarrow{Pt} HCN + 3H_2}.$

Побочный продукт при производстве акрилонитрила путем окислительного аммонолиза пропилена.

Применение

В химическом производстве

Является сырьём для получения акрилонитрила, метилметакрилата, адипонитрила и других соединений. Синильная кислота и большое число её производных используются при извлечении благородных металлов из руд, при гальванопластическом золочении и серебрении, в производстве ароматических веществ, химических волокон, пластмасс, каучука, органического стекла, стимуляторов роста растений, гербицидов.

Как отравляющее веществo

Впервые в роли боевого отравляющего вещества синильная кислота была использована французской армией 1 июля 1916 года на реке Сомме[3]. Однако из-за отсутствия кумулятивных свойств и малой стойкости на местности последующее использование синильной кислоты в этом качестве прекратилось.

Синильная кислота являлась основной составной частью препарата «Циклон Б», который применялся нацистами во время Второй мировой войны для убийства людей в концентрационных лагерях. В некоторых штатах США синильная кислота использовалась в газовых камерах в качестве отравляющего вещества при исполнении приговоров смертной казни, в последний раз это было сделано в Аризоне в 1999 году.[4] Смерть, как правило, наступает в течение 5—15 минут.

Соли

Соли синильной кислоты называются цианидами. Цианиды подвержены сильному гидролизу. При хранении водных растворов цианидов при доступе диоксида углерода они разлагаются:

$~\mathsf{KCN + H_2O + CO_2 \longrightarrow HCN + KHCO_3}$
$~\mathsf{KCN + 2H_2O \longrightarrow NH_3 + HCOOK}$

Ион CN− (изоэлектронный молекуле СО) входит как лиганд в большое число комплексных соединений d-элементов. Комплексные цианиды в растворах очень стабильны.

Цианиды тяжёлых металлов термически неустойчивы; в воде, кроме цианида ртути (Hg(CN)2), нерастворимы. При окислении цианиды образуют соли — цианаты:

$~\mathsf{2KCN + O_2 \longrightarrow 2KOCN}$

Многие металлы при действии избытка цианида калия или цианида натрия дают комплексные соединения, что используется, например, для извлечения золота и серебра из руд:

$~\mathsf{4NaCN + 2Au + \frac{1}{2}O_2 + H_2O \longrightarrow 2Na[Au(CN)_2] + 2NaOH}$

Биологические свойства

В этом разделе не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.Эта отметка установлена 12 мая 2011.

Синильная кислота — сильный яд общетоксического действия, блокирует клеточную цитохромоксидазу, в результате чего возникает выраженная тканевая гипоксия. Средние летальные дозы (LD50) и концентрации для синильной кислоты[5]:

Мыши: ** орально (ORL-MUS LD50) — 3,7 мг/кг ** при вдыхании (IHL-MUS LD50) — 323 м.д. ** внутривенно (IVN-MUS LD50) — 1 мг/кг
Кролики ** внутривенно (IVN-RBT LD50) < 1 мг/кг
Человек, минимальная опубликованная смертельная доза (ORL-MAN LDLo) < 1 мг/кг

При вдыхании синильной кислоты в небольших концентрациях наблюдается царапанье в горле, горький вкус во рту, головная боль, тошнота, рвота, боли за грудиной. При нарастании интоксикации уменьшается частота пульса, усиливается одышка, развиваются судороги, наступает потеря сознания. При этом цианоз отсутствует (содержание кислорода в крови достаточное, нарушена его утилизация в тканях).

При вдыхании синильной кислоты в высоких концентрациях или при попадании её внутрь появляются клонико-тонические судороги и почти мгновенная потеря сознания вследствие паралича дыхательного центра. Смерть может наступить в течение нескольких минут.

Антидоты синильной кислоты

Для лечения отравлений синильной кислотой известно несколько антидотов, которые могут быть разделены на две группы. Лечебное действие одной группы антидотов основано на их взаимодействии с синильной кислотой с образованием нетоксичных продуктов. К таким препаратам относятся, например, коллоидная сера и различные политионаты, переводящие синильную кислоту в малотоксичную роданистоводородную кислоту, а также альдегиды и кетоны (глюкоза, диоксиацетон и др.), которые химически связывают синильную кислоту с образованием циангидринов. К другой группе антидотов относятся препараты, вызывающие образование в крови метгемоглобина: синильная кислота связывается метгемоглобином и не доходит до цитохромоксидазы. В качестве метгемоглобинообразователей применяют метиленовую синь, а также соли и эфиры азотистой кислоты. Одним из антагонистов синильной кислоты является сахар.

Сравнительная оценка антидотных средств: метиленовая синь предохраняет от двух смертельных доз, тиосульфат натрия и тетратиосульфат натрия — от трёх доз, нитрит натрия и этилнитрит — от четырёх доз, метиленовая синь совместно с тетратиосульфатом — от шести доз, амилнитрит совместно с тиосульфатом — от десяти доз, азотистокислый натрий совместно с тиосульфатом — от двадцати смертельных доз синильной кислоты.

Литература

Карапетьянц М. Х. Дракин С. И. Общая и неорганическая химия. — М.: Химия, 1994.

Примечания

↑ Обычно под синильной кислотой в химии подразумевается водный раствор цианистого водорода, поэтому отождествление синильной кислоты с самим цианистым водородом, хотя и широко распространено, не вполне корректно.
↑ Кочующее из источника в источник поверье, что цианистый водород пахнет горьким миндалем, по-видимому, берет своё начало из наблюдений аптекарей, которые издавна получают слабые растворы синильной кислоты перегонкой с водяным паром амигдалинсодержащего сырья (ядер миндаля и пр.). При этом кроме цианистого водорода с водяным паром перегоняется и некоторое количество бензальдегида, который в действительности и обуславливает запах горького миндаля. Что же касается истинного запаха цианистого водорода, то он довольно неприятный («тяжелый», раздражающий) и быстро притупляется из-за паралича обонятельных нейронов.
↑ Сайт МСоЭС
↑ P.Clarke, L.Hardy, A.Williams «Executioners», London, 2008, page 493 (ISBN 978-0-70880-491-9)
↑ Safety (MSDS) data for hydrogen cyanide

Боевые отравляющие вещества
Общеядовитого действия	Циановодород (AC) · Хлорциан (CK) · Арсин (SA) · Фосфин (PH) · Угарный газ (CO)
Удушающего действия	Фосген (CG) · Дифосген (DP) · Хлор (CL)
Кожно-нарывного действия	Иприт (HD) · Люизит (L) · Метилдихлорарсин (MD) · Этилдихлорарсин (ED) · Фенилдихлорарсин (PD) · Сесквииприт (Q) · Азотистые иприты (HN1, HN2, HN3) · Кислородный иприт (T)
Нервно-паралитического действия	V-агенты VE · VP · VS · VR · VM · VX · Амитон (VG) · EA 3148 G-агенты Табун (GA) · Зарин (GB) · Зоман (GD) · Циклозарин (GF) · Этилзарин (GE) · GV
Раздражающего действия(ирританты)	Слезоточивые вещества(лакриматоры) Хлорацетофенон (CN) · Хлорпикрин (PS) · Акролеин (DG) · Камит (CA) · Мартонит (BA) · Метилизоцианат Чихательные вещества(стерниты) Адамсит (DM) · Дифенилхлорарсин (DA) · Дифенилцианарсин (DC) Комплексные Дибензоксазепин (CR) · Хлорбензальмалондинитрил (CS)
Психохимического действия(инкапаситанты)	Хинуклидил-3-бензилат (BZ) · Фенциклидин (SN) · ЛСД (K) · Апоморфин · EA 3167
Болевого действия (алгогены)	1-метокси-1,3,5-циклогептатриен (CH)
Метаболические яды(цитотоксиканты)	1,2-дихлорэтан · Оксид этилена · Полихлордибензодиоксины (ПХДД) · Полихлордибензофураны (ПХДФ)