Кіріспе
Циано тобы бар кез келген молекула (–C≡N) – химиялық қосылыстар класы. Химияда цианид – бұл |C≡N функционалдық тобы бар химиялық қосылыс. Бұл топ, циано тобы деп аталады, көміртек атомынан тұрады, ол азот атомына үш байланыс арқылы байланысқан. Органикалық емес цианидтерде цианид тобы цианид анионы |–C≡N түрінде кездеседі. Бұл анион өте улы. Натрий цианиді (NaCN) және калий цианиді (KCN) сияқты ерігіш тұздар өте уытты. Гидроциан қышқылы, сондай-ақ сутек цианиді немесе HCN, – өнеркәсіптік масштабта көп мөлшерде өндірілетін, жоғары тұрақсыз сұйықтық. Ол цианид тұздарын қышқылдандыру арқылы алынады. Органикалық цианидтер көбінесе нитрилдер деп аталады. Нитрилдерде |–C≡N тобы көміртекке бір ковалентті байланыс арқылы жалғанады. Мысалы, ацетонитрилде (CH3CN) цианид тобы метил тобына (CH3) байланысқан. Нитрилдер көбінесе цианид иондарын бөліп шығармайды, бірақ цианогидриндер бөліп шығарады, сондықтан олар да уытты.
the class of chemical compounds
In chemistry, a cyanide is a chemical compound that contains a |C\tN functional group. This group, known as the cyano group, consists of a carbon atom triple bonded to a nitrogen atom. In inorganic cyanides, the cyanide group is present as the cyanide anion |−C\tN. This anion is extremely poisonous. Soluble salts such as sodium cyanide (NaCN) and potassium cyanide (KCN) are highly toxic. Hydrocyanic acid, also known as hydrogen cyanide, or HCN, is a highly volatile liquid that is produced on a large scale industrially. It is obtained by acidification of cyanide salts. Organic cyanides are usually called nitriles. In nitriles, the |\sC\tN group is linked by a single covalent bond to carbon. For example, in acetonitrile (|CH3\sC\tN), the cyanide group is bonded to methyl (|\sCH3). Although nitriles generally do not release cyanide ions, the cyanohydrins do and are thus toxic.
Бiрiктiру
Цианид ионы –CN көміртек монооксиді CO+ және молекулалық азот N≡N-мен изоэлектронды. Көміртегі мен азот арасында үш байланыс бар. Теріс заряд көміртегі С-ге шоғырланған.
Табиғатта
Цианидтерді белгілі бір бактериялар, саңырауқұлақтар және балдырлар өндіреді. Ол көптеген өсімдіктерде жемеуге қарсы зат ретінде танылады. Цианидтер белгілі бір тұқымдарда және жеміс қабықтарында, мысалы, ащы бадам, абрикос, алма және шабдалыда көп мөлшерде кездеседі. Цианидті бөліп шығаратын химиялық қосылыстар цианогендік қосылыстар деп аталады. Өсімдіктерде цианидтер көбінесе цианогенді гликозидтер түрінде қант молекулаларымен байланысады және өсімдікті шөп жейтін жануарлардан қорғайды. Кассава тамыры (маниока деп те аталады), тропикалық елдерде өсірілетін картопқа ұқсас маңызды тағам (және тапиоканың негізі) да цианогенді гликозидтерді қамтиды. Мадагаскар бамбугы Cathariostachys madagascariensis мал жаюға қарсы цианид өндіреді. Оған жауап ретінде, бамбукпен қоректенетін алтын бамбук лемуры цианидке жоғары төзімділікке ие болған. Гидрогеназа ферменттерінің белсенді орындарында темірге байланысқан цианид лигандтары бар. NiFe гидрогеназаларындағы цианидтің биосинтезі карбамоил фосфатынан басталады, ол цистеинил тиоцианатына, яғни CN- донорына айналады.
Жұлдыздар аралық орта
Цианид радикалы •CN жұлдызаралық кеңістікте табылды. Цианоген, (CN)2, жұлдызаралық газ бұлттарының температурасын өлшеуге пайдаланылады.
Пиролиз және жану өнімдері
Сутек цианиді кейбір материалдардың оттегі жетіспейтін жағдайда жануы немесе пиролизі нәтижесінде пайда болады. Мысалы, оны ішкі жану қозғалтқыштарының түтінінен және темекі түтінінен анықтауға болады. Кейбір пластиктер, әсіресе акрилонитрилден жасалғандары, қыздырылғанда немесе жаққанда сутек цианидін бөліп шығарады. Нитрилдің бір мысалы – ацетонитрил, CH3CN. Нитрилдер көбінесе цианид иондарын бөліп шығармайды. Гидроксил (OH) және цианид (CN) топтары бір карбон атомына байланысқан функционалдық топ цианогидрин (R2C(OH)CN) деп аталады. Нитрилдерден өзгеше, цианогидриндер уытты сутек цианидін бөліп шығарады.
Протондау
Цианид – негіздік. Цианид сутегінің pKa мәні 9,21-ге тең. Сондықтан, цианид тұздарының ерітінділеріне цианид сутегінен күшті қышқылдар қосылғанда цианид сутегі бөлінеді.
Редокстық
Цианид ионы – тотығуға ұшырайтын зат және молекулалық хлор (Cl2), гипохлорит (ClO-) және сутек пероксиді (H2O2) сияқты күшті тотықтырғыштармен тотықтырылады. Бұл тотықтырғыштар алтын өндірісі қалдықтарындағы цианидтерді жою үшін қолданылады.
Металл кешендеуі
Цианид анионы өтпелі металдармен реакцияға түсіп, MCN байланыстарын қалыптастырады. Осы реакция цианидтің уыттылығының негізі болып табылады. Металдардың осы анионға деген жоғары бейімділігі оның теріс зарядымен, ықшамдығымен және π байланысына қатысу қабілетімен байланысты болуы мүмкін. Цианидтердің ең маңызды координациялық қосылыстарының қатарында калий ферроцианиді және Пруссия көк пигменті бар. Олар цианидтердің орталық темір атомына берік байланысуының нәтижесінде, көбінесе уытты емес. Пруссия көк алғаш рет 1706 жылы темір, көміртек және азот қоршайтын заттарды қыздыру арқылы кездейсоқ алынған, содан кейін жасалған басқа цианидтер де осымен аталды. Пруссия көк пигментінің көптеген қолданылуларының ішінде көк түсті сызбаларға, көк түсті бояуға және цианотиптерге түс береді.
Антидот
Гидроксокобаламин цианидпен реакцияласып, цианокобаламин құрайды, оны бүйрек қауіпсіз түрде шығарады. Бұл әдістің артықшылығы – метемоглобиннің пайда болуын болдырмау (төменде қараңыз). Бұл антидот жиынтығы Cyanokit тауарлық атауымен сатылады және 2006 жылы АҚШ-тың FDA агенттігі мақұлдаған. Ескі цианидге қарсы құралдар жиынтығына үш зат кіретін: амил нитрит перлдері (ингаляция арқылы қолданылады), натрий нитриті және натрий тиосульфаты. Антидоттың мақсаты – цианид үшін цитохром a3-пен бәсекелесу үшін үлкен мөлшердегі темір (Fe3+) ионын жасау болды (сол себепті цианид ферментке емес, антидотқа байланысады). Нитриттер гемоглобинді метгемоглобинге тотықтырады, ол цианид ионы үшін цитохром оксидазамен бәсекелеседі. Цианметемоглобин түзіледі және цитохром оксидаза ферменті қалпына келтіріледі. Организмнен цианидті шығарудың басты механизмі – митохондриялық фермент, роданез арқылы тиоцианатқа ферментативті түрлендіру болып табылады. Тиоцианат салыстырмалы түрде аз улы молекула және бүйрек арқылы шығарылады. Бұл детоксикация процесін жеделдету үшін натрий тиосульфаты роданез ферментіне тиоцианат өндіру үшін қажетті күкірт донорын беру үшін қолданылады.
Сезімталдық
Минималды тәуекел деңгейлері (МТД) денсаулыққа кешіккен зиянды әсерлерді немесе гиперсезімталдық, астма немесе бронхит сияқты, үнемі аз дозалы әсерге ұшыраудан кейін пайда болатын денсаулық әсерлерінен қорғай алмайды. МТД жеткілікті деректер жиналғаннан кейін қайта қаралуы мүмкін.
Өнеркәсіптік органикалық химия
Сияқты металл цианидтерінің екінші маңызды қолданылуы (кен өндірісінен кейін) – CN бар қосылыстарды, әдетте нитрилдерді өндіру. Ацил цианидтері ацил хлоридтері мен цианидтен жасалады. Цианоген, цианоген хлориді және тример цианур хлориді сілтілі металл цианидтерінен туындайды.
Медициналық қолданыстар
Цианид қосылысы – натрий нитропруссиді негізінен клиникалық химияда, әсіресе диабетпен ауыратын науқастарды қадағалау мақсатында несептегі кетон денелерін өлшеу үшін қолданылады. Кейде, ол шұғыл медициналық жағдайларда адамдарда қан қысымын жылдам төмендету үшін пайдаланылады; сондай-ақ, тамырларды зерттеуде тамыр кеңейткіш ретінде қолданылады. Жасанды В12 витаминіндегі кобальт, тазарту процесінің нәтижесінде цианид лигандасын қамтиды; витамин молекуласын биохимиялық қолдануға белсендірмес бұрын, оны организмнен жою қажет. Бірінші дүниежүзілік соғыс кезінде жапондық дәрігерлер туберкулез және мәйекті емдеу үшін мыс цианиді қосылысын қысқа мерзімге қолданды.
Заңсыз балық аулау және браконьерлік
Цианидтер аквариумдық және теңіз өнімдері нарықтары үшін коралл рифтері жанында тірі балықтарды ұстау үшін заңсыз түрде қолданылады. Бұл практика даулы, қауіпті және зиянды, бірақ ол қымбат экзотикалық балықтар нарығымен байланысты. Африкадағы браконьерлердің цианидті су қоймаларын улауға, ал пилдерді азу тісі үшін өлтіруге қолданатыны белгілі.
Жәндіктерді жою
АҚШ-та M44 цианидтік құрылғылар койоттар мен басқа да иттілерді өлтіру үшін қолданылады. Цианид сонымен қатар Жаңа Зеландияда зиянкестерді жою үшін де қолданылады, әсіресе, жергілікті түрлердің сақталуына қауіп төндіретін және ірі қара мал арасында туберкулезді тарататын енгізілген торсық – possum үшін. Possum-дар уға қарсы сезімталдық танытуы мүмкін, бірақ цианидті қамтитын гранулаларды қолдану уға қарсы сезімталдықты азайтады. Цианид жергілікті құстарды, соның ішінде жойылу қаупі төнген кивиді де өлтіруі белгілі. Цианид Жаңа Зеландияға енгізілген тағы бір торсық зиянкес – дама валлабиді бақылауда да тиімді. Жаңа Зеландияда цианидті сақтау, қолдану және пайдалану үшін лицензия талап етіледі. Цианидтер кемелерді дезинсекциялау үшін инсектицид ретінде қолданылады. Цианид тұздары құмырсқаларды өлтіру үшін қолданылады және кейбір жерлерде кеміргіштерге қарсы у ретінде қолданылған (бірақ аз зиянды арсеник уыты көбірек таралған).
Арнайы мақсаттағы пайдалану
Калий ферроцианиді құйма қола мүсіндерінде көк түс алу үшін соңғы аяқталу кезеңінде қолданылады. Ол өздігінен өте қою көк түс береді, сондықтан қажетті түс пен реңкке қол жеткізу үшін көбінесе басқа химиялық заттармен араластырылады. Оны стандартты қауіпсіздік жабдықтарын киіп қолдану керек: резеңке қолғаптар, қауіпсіздік көзілдірігі және респиратор, сондай-ақ тұтандырғыш және бояу щеткасы қолданылады. Қоспадағы цианид мөлшері әр құю шеберханасында қолданылатын рецептураға қарай өзгереді. Цианид әшекей жасау және фотосуретте, мысалы, сепия түсін беру үшін де қолданылады. Көбінесе улы деп есептелсе де, цианид және цианогидрин әртүрлі өсімдік түрлерінің өніп-өсуін жақсартады.
Адамды улау
Адамдарды цианидпен улау тарих бойы көп рет болған. Натрий цианиді сияқты қарапайым тұздар ұшпайды, бірақ суда жақсы ериді, сондықтан оларды жұтып қойса улы болады. Сутек цианиді газ түрінде келеді, осы себепті ол көп нәрсені ескермейтіндей қауіпті, алайда ауадан жеңіл болып, атмосфераға жылдам таралады, бұл оны химиялық қару ретінде тиімсіз етеді. Сутек цианидімен улау жабық кеңістікте, мысалы газ камерасында тиімдірек. Ең маңыздысы, "Циклон Б" гранулаларынан бөлінетін сутек цианиді Холокост кезіндегі жойқын лагерьлерде кеңінен қолданылды.
Тамақ қоспасы
Темірмен күрделі қосылыс құрудың жоғары тұрақтылығының арқасында ферроцианидтер (натрий ферроцианиді E535, калий ферроцианиді E536 және кальций ферроцианиді E538) адам организмінде қауіпті деңгейге дейін ыдырамайды және тамақ өнеркәсібінде, мысалы, ас тұзында ұйытуға қарсы зат ретінде қолданылады.
Цианидті химиялық сынау
Цианид алтын өндіруде кеңінен қолданылатын потенциометриялық титрлеу әдісімен сандық анықталады. Оны күміс ионымен титрлеу арқылы да анықтауға болады. Кейбір талдаулар қышқылданған қайнау ерітіндісінен ауаны шығару арқылы басталады, содан кейін пайда болатын булар негіздік сіңіру ерітіндісіне жіберіледі. Негіздік ерітіндіге сіңген цианид тұзынан кейін талдау жасалады.
Сапалық сынақтар
Цианидтің аса қауіпті уыттылығына байланысты, көптеген әдістер зерттелді. Бензидин феррицианид қатысуында көк түс береді. Натрий қосылысын балқыту сынағынан алынған сүзгі сияқты цианид ерітіндісіне темір(II) сульфаты қосылса, прус көгі түседі. ДМСО-дағы пара-бензохинон ерітіндісі бейорганикалық цианидпен реакцияласып, флуоресцентті цианофенол түзеді. Тест оң нәтиже көрсетсе, ультракүлгін сәулемен жарықтандырғанда жасыл/көк түсті жарқырау пайда болады.