Hidrogén-cianid

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Hidrogén-cianid
Hydrogen-cyanide-2D.png Hydrogen-cyanide-3D-vdW.png
IUPAC-név hidrogén-cianid
metánnitril
Más nevek cián-hidrogén, kéksav
Kémiai azonosítók
CAS-szám 74-90-8
RTECS szám MW6825000
Kémiai és fizikai tulajdonságok
Kémiai képlet HCN
Moláris tömeg 27,03 g/mol
Megjelenés Színtelen gáz vagy kék színű, könnyen párolgó folyadék
Sűrűség 0,687 g/cm³, folyadék
Olvadáspont −13,4 °C (259,75 K, 7,88 °F)
Forráspont 26 °C (299,15 K, 78,8 °F)
Oldhatóság (vízben) Korlátlanul elegyedik
Savasság (pKa) 9,2-9,3
Kristályszerkezet
Molekulaforma Lineáris
Dipólusmomentum 2,98 D
Veszélyek
EU osztályozás Fokozottan tűzveszélyes (F+),
Nagyon mérgező (T+),
Környezetre veszélyes (N)[1]
R mondatok R12, R26, R52/53[1]
S mondatok (S1/2), S7/9, S16, S36/37, S38, S45, S60, S61[1]
Lobbanáspont −17,78 °C
Rokon vegyületek
Rokon vegyületek Dicián
Ciánklorid
Ha másként nem jelöljük, az adatok
az anyag standard állapotára vonatkoznak.
(25 °C, 100 kPa)

A hidrogén-cianid (régies nevén kéksav) közönséges körülmények között színtelen, könnyen párolgó folyadék. Szaga a keserűmanduláéra emlékeztet. Gőzei nagyon mérgezőek. Szervetlen vegyület, összegképlete HCN. Vízzel, alkohollal és éterrel korlátlanul elegyedik. A molekulája erősen poláris. Folyékony halmazállapotban (HCN)2 dimerként van jelen[2], a hidrogén-cianid molekulák között hidrogénkötések találhatók. Gyenge sav, vizes oldatban kis mértékben disszociál, disszociációjakor cianidionok (CN) képződnek belőle. A hangyasav nitriljének is felfogható.

Felfedezése, története[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A hidrogén-cianidot először Carl Wilhelm Scheele állította elő, 1782-ben. Gay-Lussac tudta először vízmentes állapotban előállítani 1811-ben. Liebig és Wöhler jött rá, hogy kötött állapotban előfordul a keserűmandulában.

Szerkezete[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A hidrogén-cianidnak két tautomeralakja létezik. Az egyik alak a szén hidrogén-nitridjének, a másik a szén amidjának (izo-alak) tekinthető. A két alak között egyensúly áll fenn. Közönséges körülmények között az izo-alak csak körülbelül 1%-ban fordul elő.

\mathrm{HCN \rightleftharpoons CNH}

A normál alakban a szén és a nitrogénatom között háromszoros kötés található, ez a háromszoros kötés azonban delokalizálódik. Átterjed a szén-hidrogén kötésre, emiatt ez a kötéshossz rövidebb (106,5 pm), mint a metánban a szén-hidrogén kötéstávolság (109,3 pm).

Kémiai tulajdonságai[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A hidrogén-cianid meggyújtható, égésekor szén-dioxid, víz, és nitrogén keletkezik. Oxigénnel robbanó elegyet alkot.

\mathrm{4 \ HCN + 5 \ O_2 \rightarrow 2 \ N_2 + 4 \ CO_2 + 2 \ H_2O}

Gyenge sav. Alkálifémek hidroxidjaival sókat, cianidokat képez. Az alkáli-cianidok könnyen hidrolizálnak.

\mathrm{HCN + KOH \rightarrow KCN + H_2O}

Még a szénsavnál is gyengébb sav, ezért a cianidok a levegőben található vízpárából és szén-dioxidból keletkező szénsav hatására is bomlanak. A bomlás során hidrogén-cianid gáz fejlődik, ezért a cianidok keserűmandula szagúak.

\mathrm{2 \ KCN + CO_2 + H_2O \rightarrow K_2CO_3 + 2 \ HCN}

Vizes oldatban lassan hidrolizál. A hidrolízisekor ammónium-formiát keletkezik.

\mathrm{HCN + 2 \ H_2O \rightleftharpoons NH_3 + HCOOH \rightleftharpoons NH_4^+ + HCOO^-}

Cseppfolyós halmazállapotban könnyen polimerizálódik.

Előállítása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Hidrogén-cianid keletkezik kálium- vagy nátrium-cianid savval való elbontásakor.

\mathrm{2 \ NaCN + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + 2 \ HCN}

Iparilag metánból és ammóniából állítják elő magas hőmérsékleten (1000 K fölött), katalitikus oxidációval.

\mathrm{2 \ CH_4 + 2 \ NH_3 + 3 \ O_2 \rightarrow 2 HCN + 6 \ H_2O}

Képződik ammónium-formiátból foszfor-pentoxiddal való vízelvonással is. (A hidrogén-cianid hidrolízise megfordítható folyamat.) Kálium-[hexaciano-ferrát(II)]-ből (vagy más néven kálium-ferrocianidból) hidrogén-cianid keletkezik, ha közepes töménységű (körülbelül 30%-os) kénsavoldattal reagál.

\mathrm{2 \ K_4[Fe(CN)_6] + 3 \ H_2SO_4 \rightarrow K_2Fe[Fe(CN)_6] + 3 \ K_2SO_4 + 6 \ HCN}

Kapcsolódó szócikkek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Szerepe a légköri folyamatokban[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Biomassza-égés (erdő-, és bozóttüzek) melléktermékeként, a nitrogéntartalmú komponensek pirolízisével keletkezik. Az acetonitril mellett a légkör egyik legfontosabb természetes eredetű szerves nitrogén tartalmú formájaként azonosították. Annak ellenére, hogy a különböző erdőtüzek esetén, az ily módon kibocsátott HCN mennyisége erősen változó a hidrogén-cianid emisszióját használják a városi és természetes eredetű légszennyezések megkülönbözésére és természetes biomassza égési folyamatok mennyiségi becslésére[3]. A hidrogén-cianid biomasszából származó emissziója 0,6-3,2 Tg (N)/év becsülhető[4]. Légköri HCN ezenkívül még képződhet villámlások hatásra is[5].

Légköri hidrogén-cianid ellenáll a közvetlen fotolízisnek és csak kis mennyisége alakul át kémiai úton, mivel az egyik legreaktívabb fotokémiai úton képződő légköri oxidálószerével, a hidroxilgyökkel (OH) szemben is nagy inertséget mutat. Ennek következtében a becsült felezési ideje a légkörben hosszú (334 nap). Mivel a HCN nagyon jól oldódik vízben, a légköri kiürülésének legvalószínűbb mechanizmusa a nedves kimosódás, a légkörből kimosódott HCN feltételezhetően biológiai úton bomlik le. A HCN nedves ülepedésének első lépése a vízpára cseppek vagy felhők jégkristályain bekövetkező adszorpciója[6].

Szerepe a kémiai evolúcióban[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az fent említett villámlások nemcsak a modern légkörben, hanem az ősi atmoszférában is lejátszódhattak. Ennek feltételezésével végezte el Miller és Urey azokat az úttörő kísérleteket, amelyekkel metán, ammónia és víz felhasználásával elektromos kisülések hatására aminosavakat állított elő[7]. Elterjedt feltételezés, hogy ezen aminosavak polikondenzcióján keresztül képződhettek az első proteinek, azonban az aminosavak csak másodlagos termékei azon polipeptideknek, amelyek a HCN polimerizációjával képződtek[8].

Források[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  1. ^ a b c A hidrogén-cianid (ESIS)
  2. Römpp vegyészeti lexikon. Budapest: Műszaki Könyvkiadó, 452. o (1982). ISBN 963 10 3813 0 
  3. Akagi, S.K., et al., Emission factors for open and domestic biomass burning for use in atmospheric models. Atmospheric Chemistry and Physics, 2011. 11(9): p. 4039-4072.
  4. Lobert, J. M.; Scharffe, D. H.; Hao, W. M.; Kuhlbusch, T. A.; Seuwen, R.; Warneck, R.; Crutzen, P. J. Experimental Evaluation of Biomass Burning: Nitrogen and Carbon Containing Compounds. In Global Biomass Burning; Levine, J. S., Ed.; MIT Press: , 1991, pp. 289−304.
  5. Singh, H.B., et al., Reactive nitrogen distribution and partitioning in the North American troposphere and lowermost stratosphere. Journal of Geophysical Research-Atmospheres, 2007. 112(D12).
  6. Szőri, M. and P. Jedlovszky, Adsorption of HCN at the Surface of Ice: A Grand Canonical Monte Carlo Simulation Study. Journal of Physical Chemistry C, 2014. 118(7): p. 3599-3609.
  7. Miller, S. L., A production of amino acids under possible primitive earth conditions.Science, 1953, 117(3046): 528-529
  8. Matthews, C., The HCN World: Establishing Protein Nucleic Acid Life via Hydrogen Cyanide Polymers. In Origins: Genesis, Evolution and Diversity of Life, Kluwer Academic Publishers: 2004; pp 121-135.
  • Nyilasi János: Szervetlen kémia
  • Bodor Endre: Szervetlen kémia
  • Bruckner Győző: Szerves kémia