Cyjanowodór: Różnice pomiędzy wersjami

Usunięte 590 bajtów ,  1 rok temu
drobne techniczne; powinno działać bez 'odn=', zamiana szablonów cytowania na uniwersalny szablon:cytuj, WP:SK+ToS+mSI+Bn, formatowanie wzorów i równań za pomocą szablon:chem2
m (drobne techniczne)
(drobne techniczne; powinno działać bez 'odn=', zamiana szablonów cytowania na uniwersalny szablon:cytuj, WP:SK+ToS+mSI+Bn, formatowanie wzorów i równań za pomocą szablon:chem2)
|inne nazwy = formonitryl; roztwory wodne: kwas cyjanowodorowy, kwas pruski
|wzór sumaryczny = HCN
|inne wzory = H−C≡N{{chem2|H\sC\tN}}
|masa molowa = 27,03
|wygląd = bezbarwna, lotna ciecz o zapachu gorzkich migdałów{{odn|Bielański|2010|s=743}}{{r|ET-Chemia|WSTW|TDChT|JPPT}}
|DrugBank =
|gęstość = 0,6876
|gęstość źródło = {{odn|Lide|2009|s='''3'''-286}}
|stan skupienia w podanej g = ciecz
|g warunki niestandardowe = 20 °C
|rww źródło = {{r|Francis}}
|rww warunki niestandardowe =
|inne rozpuszczalniki = mieszalny z [[acetonitryl]]em, [[chloroform]]em, [[benzen]]em, [[metanol|MeOH]]{{r|Francis}}, [[etanol|EtOH]] i [[eter dietylowy|eterem]]{{odn|Lide|2009|s='''3'''-286}}; [[Dwusiarczek węgla|disiarczek węgla]] (5%), [[Tetrachlorometan|czterochlorek węgla]] (5%){{r|Francis|WSTW|TDChT|JPPT}}
|temperatura topnienia = −13,29
|tt źródło = {{odn|Lide|2009|s='''3'''-286}}
|tt warunki niestandardowe =
|temperatura wrzenia = 25,70
|tk źródło = {{r|Ullmann's}}
|ciśnienie krytyczne = 5,4
|ck źródło = {{odn|Lide|2009|s='''6'''-62}}
|logP = −0,25{{r|ICSC}}
|kwasowość = 9,36{{r|Ullmann's}}
|zasadowość =
|lepkość = 0,183 mPa·s
|l źródło = {{odn|Lide|2009|s='''15'''-18}}
|l warunki niestandardowe =
|napięcie powierzchniowe = 18,33 mN/m
|układ krystalograficzny =
|moment dipolowy = 2,985188
|moment dipolowy źródło = {{odn|Lide|2009|s='''9'''-56}}
|karta charakterystyki =
|zagrożenia GHS źródło = {{CLI|131393|CLP=tak|data dostępu=2015-03-10}}
=== Skala laboratoryjna ===
Znaczenie laboratoryjne mają reakcje cyjanków (lub [[cyjanożelaziany(II)|heksacyjanożelazianów(II)]], jak np. [[żelazocyjanek potasu|heksacyjanożelazian(II) potasu]]) z silnymi kwasami i oddestylowanie powstałego cyjanowodoru{{odn|Bielański|2010|s=743}}{{odn|Patnaik|2003|s=363}}:
: {{reakcja|wzór=2KCN + {{chem|H|2|SO|4}}H2SO4 → 2HCN + {{chem|K|2|SO|4K2SO4}}
: {{reakcja|wzór=NaCN + HCl → HCN + NaCl}}
: {{chem|K|4reakcja|wzór=K4[Fe(CN)|6|]}} + 6HCl → 6HCN + 4KCl + {{chem|FeCl|2FeCl2}}
lub przepuszczanie par [[siarkowodór|siarkowodoru]] nad stałym [[cyjanek rtęci(II)|cyjankiem rtęci(II)]]{{odn|Bielański|2010|s=743}}:
: {{chemreakcja|H|2|S}}wzór=H2S + {{chem|Hg(CN)|2}} → 2HCN + HgS}}
 
Cyjanowodór można również otrzymać poprzez ogrzewanie [[metanol]]u (bez dostępu powietrza w temperaturze 600–950 °C z użyciem katalizatora) lub [[acetonitryl]]u (w temperaturze 1100–1300 °C) z amoniakiem oraz poprzez termiczny rozkład [[formamid]]u z podwyższonej temperaturze i obniżonym ciśnieniu{{odn|Patnaik|2003|s=363}}:
: {{chemreakcja|CH|3|OH}}wzór=CH3OH + {{chem|NH|3}}NH3 → HCN + {{chem|H|2|O}}H2O + {{chem|H|2H2}}
: {{chemreakcja|CH|3|CN}}wzór=CH3CN + {{chem|NH|3}}NH3 → 2HCN + {{chem|2H|22H2}}
: {{chemreakcja|HCONH|2}}wzór=HCONH2 → HCN + {{chem|H|2|OH2O}}
 
=== Skala przemysłowa ===
Dawniej cyjanowodór otrzymywano przemysłowo przez zakwaszanie cyjanków (np. NaCN lub {{chemchem2|Ca(CN)|2}}){{odn|Greenwood|Earnshaw|1997|s=321}}. Obecnie stosowane są trzy procesy przemysłowe otrzymywania cyjanowodoru – [[proces Andrussowa]], [[proces BMA]] i [[proces Shawinigan]]. Jednakże za ok. 25% światowej produkcji cyjanowodoru odpowiada [[proces Sohio]], w którym HCN tworzy się jako produkt uboczny otrzymywania [[akrylonitryl]]u z [[propen|propylenu]] i amoniaku{{r|Lee}}.
 
==== Proces Andrussowa ====
Najważniejszą metodą przemysłowego otrzymywania cyjanowodoru jest proces Andrussowa (opary na reakcji odkrytej w 1927 roku przez [[Leonid Andrussow|Leonida Andrussowa]]{{r|Andrussow-1927}}), w którym zachodzi egzotermiczna reakcja [[metan]]u z [[amoniak]]iem przy udziale [[tlen]]u z powietrza{{r|Andrussow-1935}}:
: {{chemreakcja|CH|4}}wzór=CH4 + {{chem|NH|3}}NH3 + {{chem|1,5O|2}}½O2 → HCN + {{chem3H2O |3H|2|O}}      ΔHentalpia = −474 kJ/mol}}{{r|Ullmann's}}
Reakcja katalizowana jest przez [[platyna|platynę]] lub jej stopy z [[rod (pierwiastek)|rodem]] lub [[iryd]]em{{odn|Greenwood|Earnshaw|1997|s=321}} (najczęściej stosowany jest katalizator w postaci siatki ze stopu 90% platyny i 10% rodu{{r|King-2}}). Proces prowadzony jest w temperaturze powyżej 1000 °C. Gazy poreakcyjne oczyszcza się z nadmiaru amoniaku za pomocą roztworu [[siarczan amonu|siarczanu amonu]] z dodatkiem [[kwas siarkowy|kwasu siarkowego]]. Następnie cyjanowodór jest [[absorpcja (chemia fizyczna)|absorbowany]] w wodzie (słabo zakwaszonej kwasem siarkowym) i [[destylacja|destylowany]] z tego roztworu{{r|ET-Chemia-2}}. Zaletami tego procesu są długi czas pracy katalizatora, sprawdzona technologia oraz duża czystość otrzymywanego produktu, jednak używany katalizator jest podatny na zatrucie zanieczyszczeniami obecnymi w metanie (wyższe węglowodory, związki siarki i fosforu) przez co wymagana jest duża czystość surowca{{r|Ullmann's}}.
 
==== Proces BMA ====
Cyjanowodór jest również otrzymywany w procesie BMA ({{niem.|Blausäure-Methan-Ammoniak}}, także: proces [[Degussa]]{{r|Degussa_patent}}). Dochodzi tutaj do reakcji metanu z amoniakiem w wysokiej temperaturze, również przy użyciu katalizatora platynowego{{odn|Bielański|2010|s=743}}:
: {{chemreakcja|CH|4}}wzór=CH4 + {{chem|NH|3}}NH3 → HCN + {{chem3H2 |3H|2}}      ΔHentalpia = +252 kJ/mol}}{{r|Ullmann's}}
Z uwagi na endotermiczność procesu, konieczne jest dostarczenie ciepła. Jest to realizowane poprzez przepuszczanie surowców przez wiązki rur ze spieczonego tlenku glinu od wewnątrz powleczonych warstwą katalizatora, w piecu reakcyjnym, w których mieszanina reakcyjna ogrzewa się do ponad 1200 °C. Po opuszczeniu rur, gaz jest chłodzony do 300 °C. Cyjanowodór jest oczyszczany i wydzielany w podobny sposób, jak w procesie Andrussowa, przy czym jego większa zawartość w gazach poreakcyjnych w porównaniu do pierwszego procesu, pozwala na zmniejszenie rozmiarów aparatury i kosztów{{r|Ullmann's}}.
 
==== Proces Shawinigan ====
W procesie tym dochodzi do reakcji gazowych węglowodorów (zazwyczaj propanu) z amoniakiem w [[koks]]owym [[złoże fluidalne|złożu fluidalnym]] ogrzewanym elektrycznie:
: {{chemreakcja|NH|3}}wzór=NH3 + {{chem|C|3|H|8}}C3H8 → 3HCN + {{chem7H2 |7H|2}}      ΔHentalpia = +634 kJ/mol}}
Proces zachodzi w temperaturze powyżej 1500 °C i nie wymaga użycia katalizatora. Nie ma również potrzeby stosowania aparatury do absorpcji amoniaku, gdyż przynajmniej 85% ulega przereagowaniu. Istotną wadą jest jednak duże zużycie [[energia elektryczna|energii elektrycznej]], co ogranicza stosowanie tego procesu do obszarów, w których jest ona tania{{r|Ullmann's}}.
 
== Właściwości ==
Cyjanowodór jest bezbarwną cieczą o intensywnym zapachu gorzkich migdałów – próg wyczuwalności wynosi 0,002–0,005 mg/dm³ powietrza{{r|WSTW|TDChT}}. Niektóre osoby mogą go jednak nie wyczuwać{{r|ATSDR}}. Wykazuje dużą [[lotność (ciecz)|lotność]]. Łatwo [[mieszalność cieczy|miesza]] się z wodą i [[alkohole|alkoholami]]. Na powietrzu spala się niebieskim płomieniem{{odn|Patnaik|2003|s=362}}. Jego pary tworzą z powietrzem mieszaninę wybuchową (w granicach 6–41% objętościowych){{odn|Patnaik|2003|s=366}}. Kwas cyjanowodorowy jest bardzo słaby (pKa = 9,36){{r|Ullmann's}}.
 
W zależności od warunków może [[polimeryzacja|polimeryzować]] – jego oligomery obejmują [[aminomalononitryl]] (trimer) i [[diaminomalononitryl]] (tetramer){{r|King-1}}. Cyjanowodór utlenia się podczas ogrzewania (300–650 °C) na powietrzu tworząc [[kwas cyjanowy]] i w mniejszych ilościach [[cyjan (związek chemiczny)|cyjan]]{{odn|Patnaik|2003|s=364}}:
: {{reakcja|wzór=HCN + {{chem|O|2}}O2 → 2HOCN}}
: {{reakcja|wzór=4HCN + {{chem|O|2}}O2{{chem|2(CN)|2}} + {{chem|2H|2|O2H2O}}
Reakcja katalizowana jest przez [[złoto]] i [[srebro]], przy czym katalizatory srebrowe prowadzą do otrzymania cyjanu.
 
W reakcjach z zasadami tworzy odpowiednie cyjanki{{odn|Patnaik|2003|s=364}}:
: {{reakcja|wzór=HCN + NaOH → NaCN + {{chem|H|2|OH2O}}
: {{reakcja|wzór=2HCN + {{chem|Ca(OH)|2}}{{chem|Ca(CN)|2}} + {{chem|H|2|OH2O}}
: {{reakcja|wzór=2HCN + {{chem|Na|2|CO|3}}Na2CO3 → 2NaCN + {{chem|H|2|O}}H2O + {{chem|CO|2CO2}}{{r|King-1}}
 
Ulega reakcji addycji do [[grupa karbonylowa|grupy karbonylowej]] [[aldehydy|aldehydów]] i większości [[ketony|ketonów]] z powstaniem [[cyjanohydryny|cyjanohydryn]]:
: {{reakcja|wzór=RCOR′ + HCN → RC(OH)(CN)R′}}
Reakcja ta ma znaczenie przemysłowe, a z uwagi na jej niewielką szybkość, jest ona przeważnie przeprowadzana z użyciem słabych zasad (np. cyjanku potasu) w roli katalizatora{{odn|Patnaik|2003|s=364}}.
 
== Zastosowanie ==
Jest stosowany do [[dezynfekcja|dezynfekcji]] i [[deratyzacja|deratyzacji]] pomieszczeń, np. statków lub magazynów. W postaci soli znajduje zastosowanie w przemyśle metalurgicznym, galwanizacji i klasycznej analizie chemicznej (jony {{chemchem2|CN|−(-)}} silnie kompleksują [[Blok d|metale przejściowe]]){{r|WSTW|TDChT|JPPT}}.
 
Cyjanowodór wykorzystywany jest przede wszystkim przy produkcji [[metakrylan metylu|metakrylanu metylu]] w przemyśle tworzyw sztucznych oraz w syntezie do otrzymywania cyjanku potasu i sodu, [[adyponitryl]]u, [[metionina|metioniny]], [[chlorek cyjanuru|chlorku cyjanuru]], cyjanu, [[kwas nitrylotrioctowy|kwasu nitrylotrioctowego]] i niektórych pestycydów [[triazyny|triazynowych]]{{odn|Patnaik|2003|s=362}}.
{| class="wikitable" style="font-size:90%; float:right"
|+ Działanie HCN zależnie od stężenia w powietrzu{{r|WSTW|JPPT}}:
! Stężenie HCN<br /><small>[mg/m³]</small>
! Skutki działania
|-
| 20–40 || słabe objawy po wielogodzinnym narażeniu
|}
Jest silnie [[toksyczność|toksyczny]] (dawka śmiertelna dla człowieka o masie 60 kg wynosi ok. 50–60&nbsp;mg){{r|WSTW|TDChT|JPPT}}. Cyjanowodór łatwo wchłania się do organizmu przez płuca, skórę i układ pokarmowy, gdzie ulega [[dysocjacja elektrolityczna|dysocjacji]], a powstające [[cyjanki|jony cyjankowe]] {{chemchem2|CN|−(-)}} łatwo wiążą się z jonami {{chemchem2|Fe|(3+)}} i silnie hamują układ enzymatyczny [[Oksydaza cytochromu c|oksydazy cytochromowej]]. W efekcie dochodzi do zablokowania przenoszenia [[tlen]]u z [[oksyhemoglobina|oksyhemoglobiny]] do tkanek (krew żylna przy zatruciu cyjankami ma jasnoczerwony kolor, co normalnie jest charakterystyczne dla krwi tętniczej). Zablokowanie enzymów oddechowych jest odwracalne, co wykorzystuje się podczas leczenia osób poszkodowanych – {{chemchem2|CN|−(-)}} mają znaczne powinowactwo do [[methemoglobina|methemoglobiny]], dlatego zatrutemu podaje się [[azotyn izoamylu]] lub [[azotyn sodu]], w celu wywołania [[methemoglobinemia|methemoglobinemii]] i przywrócenia możliwości transportu tlenu do komórek{{r|WSTW|TDChT|JPPT}}.
{{clear|right}}
 
== Przypisy ==
{{Przypisy|
* <ref name="Degussa_patent">{{Cytuj pismo|autor=Degussa Aktiengesellschaft |tytuł=Sposób wytwarzania cyjanowodoru |url=http://pubserv.uprp.pl/publicationserver/generuj_dokument.php?plik=PL_000000000124280_B1_PDF |czasopismoopis=Opis patentowy|oznaczenie= nr 124280 z 1985-05-15 maja 1985 |data=1981-01-02 |wydawca=Urząd Patentowy PRL|język=pl |data dostępu=2016-09-12}}</ref>
* <ref name="Andrussow-1927">{{cytuj pismo|tytuł=Über die schnell verlaufenden katalytischen Prozesse in strömenden Gasen und die Ammoniak-Oxydation (V) |imięautor=L. |nazwisko=Andrussow |czasopismo=Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft (A and B Series) |wolumin=60 |wydanienumer=8 |stronys=2005–2018 |rokdata=1927 |doi=10.1002/cber.19270600857 |język=de}}</ref>
* <ref name="Andrussow-1935">{{cytuj pismo|tytuł=Über die katalytische Oxydation von Ammoniak-Methan-Gemischen zu Blausäure |imięautor=L. |nazwisko=Andrussow |czasopismo=Angewandte Chemie |wolumin=48 |wydanienumer=37 |stronys=593–595 |rokdata=1935 |doi=10.1002/ange.19350483702 |język=de}}</ref>
* <ref name="ATSDR">{{cytuj stronę|url=http://www.udec.cl/matpel/hazardous_materials/hydrogencyanide.pdf|tytuł=Medical Management Guidelines for Hydrogen Cyanide |data=2011-03-03 |opublikowany=Agency for Toxic Substances and Disease Registry |język=en |data dostępu=2011-04-10}}</ref>
<ref name="CAMEO ">{{cytuj stronę|url=http://cameochemicals.noaa.gov/chemical/3614 |tytuł=Chemical Datasheet: Hydrogen Cyanide, Anhydrous, Stabilized (Absorbed) |opublikowany=CAMEO Chemicals, [[National Oceanic and Atmospheric Administration]] |data dostępu=2015-03-10 |język=en}}</ref>
<ref name="CID">{{ChemIDplus|74-90-8|data dostępu=2015-03-10}}</ref>
* <ref name="ET-Chemia">{{ET-Chemia|2|stronys=141|hasło=Cyjanowodór}}</ref>
* <ref name="ET-Chemia-2">{{ET-Chemia|2|stronys=37|hasło=Andrussowa metoda otrzymywania cyjanowodoru}}</ref>
* <ref name="Francis">{{cytuj pismo|nazwisko=Francis |imięautor=A.W. Francis |tytuł=Miscibility Relations of Liquid Hydrogen Cyanide |czasopismo=The Journal of Physical Chemistry |wolumin=63 |wydanienumer=5 |stronys=753–755 |rokdata=1959 |doi=10.1021/j150575a033 |język=en}}</ref>
* <ref name="ICSC">{{ICSC|0492|data dostępu=2015-03-10}}</ref>
* <ref name="JPPT"> {{cytuj książkę|inni = Praca zbiorowa pod redakcjąJerzy JerzegoPiotrowski Piotrowskiego(red.) |tytuł=Podstawy toksykologii |rokdata=2006 |miejsce=Warszawa |wydawca=Wydawnictwo naukowo techniczne |stronys=208–212}}</ref>
* <ref name="King-1">{{cytuj książkę|tytuł=Encyclopedia of Inorganic Chemistry |imięautor r=Tomislav |nazwisko r=Friščić, |imię2 r=Leonard |nazwisko2 r=MacGillivray |rozdział=Carbon: Inorganic Chemistry |stronys=7 |wydanie=2 |inni=R. Bruce King (red. nacz.) |wydawca=Wiley |isbn=9780470860786 |miejsce=Chichester |rokdata=2005 |tomwolumin=I}}</ref>
* <ref name="King-2">{{cytuj książkę|tytuł=Encyclopedia of Inorganic Chemistry |imięautor r=Zhen |nazwisko r=Ma, |imię2 r=Francisco |nazwisko2 r=Zaera |rozdział=Heterogenous Catalysis by Metals |stronys=2 |wydanie=2 |inni=R. Bruce King (red. nacz.) |wydawca=Wiley |isbn=9780470860786 |miejsce=Chichester |rokdata=2005 |tomwolumin=I}}</ref>
* <ref name="Lee">{{cytuj książkę|tytuł=Methane and its Derivatives |tomwolumin=70 |seriaopis=seria ''Chemical Industries'' |wydawca=CRC Press |rokdata=1996 |imięautor=Sunggyu |nazwisko=Lee |isbn=9780824797546 |stronys=267 |url=https://books.google.pl/books?id={{Google Books|511baO6ldHAC&pg|strony=PA266&lpg267|link=PA266tak}}}}</ref>
* <ref name="OPCW">{{cytuj stronę|url=http://www.opcw.org/chemical-weapons-convention/annexes/annex-on-chemicals/schedule-3/ |tytuł=Schedule 3 Chemical Weapons Convention |opublikowany=[[Organizacja ds. Zakazu Broni Chemicznej]] |język=en |data dostępu=2015-04-06}}</ref>
* <ref name="TDChT"> {{cytuj książkę|imię autor= Tadeusz |nazwisko=Dutkiewicz |tytuł=Chemia toksykologiczna |wydanie=2 |rokdata=1968 |miejsce=Warszawa |wydawca=Państwowy Zakład Wydawnictw Lekarskich |stronys=174–178}}</ref>
* <ref name="Ullmann's">{{Ullmann|rozdział=Cyano Compounds, Inorganic |imięautor r=Ernst |nazwisko r=Gail, |imię2 r=Stephen |nazwisko2 r=Gos, |imię3 r=Rupprecht |nazwisko3 r=Kulzer, |imię4 r=Jürgen |nazwisko4 r=Lorösch, |imię5 r=Andreas |nazwisko5 r=Rubo, Manfred Sauer |imię6 rdoi=Manfred10.1002/14356007.a08_159 |nazwisko6 rdata=Sauer2000}}</ref>
* <ref name="WSTW"> {{cytuj książkę|inni= Praca zbiorowa pod redakcją WitoldaWitold SeńczukaSeńczuk (red.) |tytuł=Toksykologia współczesna |rokdata=2005 |miejsce=Warszawa |wydawca=Państwowy Zakład Wydawnictw Lekarskich |stronys=459–463}}</ref>
}}
 
== Bibliografia ==
* {{Bielański2010|tom=2|odn=tak}}
* {{Konopski2009|odn=tak}}
* {{CRC90|odn={{odn/id|Lide|2009}} }}
* {{Patnaik2003|odn=tak}}
* {{Ullmann}}
 
{{Kwasy nieorganiczne}}