ציאניד אשלגן (KCN): תכונות, שימושים, מבנים, סיכונים, - כִּימִיָה - 2025

בציאניד הוא תרכובת אורגנית המורכבת יון אשלגן K ⁺ וציאניד יון CN ^- . הנוסחה הכימית שלה היא KCN. זהו מוצק לבן גבישי, רעיל ביותר.

KCN מסיס מאוד במים וכאשר הוא מומס הוא מתייבש ומייצר חומצה הידרוצינית או HCN מימן ציאניד, שהוא גם רעיל מאוד. ציאניד אשלגן יכול ליצור מלחים מורכבים בזהב וכסף, וזו הסיבה שהוא שימש בעבר לחילוץ מתכות יקרות אלה ממינרלים מסוימים.

ציאניד אשלגן KCN מוצק. morienus (הועלה על ידי de: Benutzer: BXXXD מה- de: wiki). מקור: Wikimedia Commons.

KCN משמש לציפוי מתכות זולות בזהב וכסף בתהליך אלקטרוכימי, כלומר בשיטה בה מועבר זרם חשמלי דרך תמיסה המכילה מלח המורכב מהמתכת היקרה, ציאניד ואשלגן.

יש לטפל בזהירות באשלגן ציאניד מכיוון שהוא מכיל ציאניד בזהירות רבה, עם מכשירים מתאימים. אסור לזרוק אותו לעולם לסביבה, מכיוון שהוא רעיל מאוד לרוב בעלי החיים והצמחים.

עם זאת, נבדקות שיטות המשתמשות באצות נפוצות בכדי להסיר אשלגן ציאניד ממים המזוהמים בריכוזים נמוכים ממנו.

מִבְנֶה

KCN הוא תרכובת יונית המורכבת מקטיון אשלגן K ⁺ ומאניון CN ^- ציאניד . בכך אטום הפחמן מחובר לאטום החנקן על ידי קשר קוולנטי משולש.

מבנה כימי של ציאניד אשלגן KCN. קפאצ'יו. מקור: Wikimedia Commons.

בשינה בציאניד מוצק, קל CN ^- אניון יכול לסובב בחופשיות כך שהוא מתנהג כמו אניון כדורי, כתוצאת גביש KCN יש מבנה מעוקב דומה לזה של KCl אשלגן כלורי.

מבנה גביש KCN. בנג'ה-bmm27. מקור: Wikimedia Commons.

מִנוּחַ

- אשלגן ציאניד

- אשלגן ציאניד

- ציאנו-אשלגן

נכסים

מצב פיזי

מוצק גבישי לבן. גבישים מעוקבים.

משקל מולקולרי

65.116 גרם / מול.

נקודת המסה

634.5 מעלות צלזיוס

נקודת רתיחה

1625 מעלות צלזיוס.

צְפִיפוּת

1.55 גרם / ס"מ ³ בטמפרטורה של 20 מעלות צלזיוס.

מְסִיסוּת

מסיסים מאוד במים: 716 גרם / ל 'ב 25 מעלות צלזיוס ו 100 גרם / 100 מ"ל מים בטמפרטורה של 80 מעלות צלזיוס. מסיס מעט במתנול: 4.91 גרם / 100 גרם מתנול בחום של 19.5 מעלות צלזיוס. מסיס מעט מאוד באתנול: 0.57 גרם / 100 גרם אתנול ב 19.5 מעלות צלזיוס.

pH

תמיסה מימית של 6.5 גר 'KCN ב 1 ליטר מים יש pH של 11.0.

הידרוליזה קבועה

KCN מסיס מאוד במים. כאשר הוא מתמוסס, יון הציאניד CN ^- שלוקח פרוטון H ⁺ מהמים ליצירת חומצה הידרוציונית HCN ומשחרר OH ^- נשאר יון :

CN ^- + H ₂ O → HCN + OH ^-

קבוע ההידרוליזה מעיד על הנטייה שבה מתבצעת התגובה האמורה.

K _h = 2.54 x 10 ^-5

תמיסות KCN מימיות משחררות ציאניד מימן HCN לסביבה כאשר מחוממות מעל 80 מעלות צלזיוס.

תכונות כימיות

זה לא דליק, אך כאשר מחממים KCN מוצק לפירוק הוא פולט גזים רעילים מאוד של מימן ציאניד HCN, תחמוצות חנקן NO _x , אשלגן תחמוצת K ₂ O ופחמן חד חמצני CO.

KCN מגיב עם מלחי זהב היוצרים אשלגן aurocyanide KAu (CN) ₂ ואשלגן aurocyanide KAu (CN) ₄ . אלה מלחים מורכבים חסרי צבע. עם מתכת הכסף Ag, KCN יוצר את האשלגן ארגנטוציאניד KAg (CN) ₂ .

יון הציאניד של KCN מגיב עם תרכובות אורגניות מסוימות שיש בהן הלוגנים (כמו כלור או ברום) ותופס את מקומם. לדוגמה, הוא מגיב עם חומצה ברומואצטית כדי לתת חומצה ציאנו-אצטטית.

נכסים אחרים

זה היגרוסקופי, הוא סופג לחות מהסביבה.

יש לו ריח שקדים מריר, אך זה לא מתגלה על ידי כל האנשים.

להשיג

KCN מוכן באמצעות תגובה של אשלגן הידרוקסיד KOH בתמיסה מימית עם ציאניד מימן HCN. זה מתקבל גם על ידי חימום אשלגן ferrocyanide K ₄ Fe (CN) ₆ :

K ₄ Fe (CN) ₆ → 4 KCN + 2 C + N ₂ ↑ + Fe

שימוש בחיפוי מתכות

הוא משמש בתהליך של ציפוי מתכות בעלות ערך נמוך בזהב וכסף. זהו תהליך אלקטרוליטי, כלומר חשמל מועבר דרך תמיסה מימית עם מלחים מתאימים.

כסף

אשלגן ארגנטוציאניד KAg (CN) _{2 משמש} לציפוי מתכות זולות יותר בכסף (Ag).

אלה ממוקמים בתמיסה מימית של אשלגן argentocianuro KAG (CN) ₂ , כאשר האנודה או הקוטב החיובי הם מוט מכסף טהור (Ag) והקטודה או הקוטב השלילי הם מתכת זולה לציפוי כסף.

כאשר זרם חשמלי עובר דרך הפתרון, הכסף מופקד על המתכת האחרת. כאשר משתמשים במלחי ציאניד, שכבת הכסף מופקדת בצורה עדינה יותר, קומפקטית ודבקת יותר מאשר בתמיסות של תרכובות אחרות.

כמה תכשיטים מצופים כסף באמצעות מלחי KCN. מחבר: StockSnap. מקור: Pixabay.

זהב

באופן דומה במקרה של זהב (Au), אשלגן aurocyanide KAu (CN) ₂ ואשלגן aurocyanide KAu (CN) ₄ משמשים להזהבה אלקטרוליטית של מתכות אחרות.

מחברים חשמליים מצופים זהב אולי באמצעות מלחי KCN. Cjp24. מקור: Wikimedia Commons.

שימושים אחרים

להלן כמה שימושים אחרים עבור ציאניד אשלגן.

- לתהליך התעשייתי של התקשות פלדה על ידי ניטריד (תוספת חנקן).

- לניקוי מתכות.

- בתהליכי הדפסה וצילום.

- בעבר שימש להפקת זהב וכסף מהמינרלים המכילים אותם, אך בהמשך הוחלף על ידי נתרן ציאניד NaCN, שהוא פחות יקר, אם כי רעיל באותה מידה.

- כחומר הדברה לחיטוי עצים, סירות, קרונות רכבת ומחסנים.

- כמגיב בכימיה אנליטית, כלומר לבצע ניתוח כימי.

- להכנת תרכובות כימיות אחרות, כגון צבעים וצבעים.

כריית זהב בדרום אפריקה בשנת 1903 באמצעות KCN וכתוצאה מכך זיהום קטלני של הסביבה הסובבת אותה. ארגיל, ג'ון דאגלס סאת'רלנד קמפבל, דוכס האש, 1845-1914; קרסוויק, לואי. מקור: Wikimedia Commons.

סיכונים

KCN הוא תרכובת רעילה מאוד לבעלי חיים ולרוב הצמחים והמיקרואורגניזמים. זה מסווג כסופר רעיל. הוא קטלני אפילו בכמויות קטנות מאוד.

השפעתו המזיקה יכולה להתרחש על ידי שאיפה, מגע עם העור או העיניים או בליעה. זה מעכב תהליכים מטבוליים רבים, בעיקר חלבוני דם המעורבים בהובלת חמצן כמו המוגלובין.

זה משפיע על האיברים או המערכות הרגישים ביותר למחסור בחמצן, כמו מערכת העצבים המרכזית (מוח), מערכת הלב וכלי הדם (לב וכלי דם) והריאות.

ציאניד אשלגן הוא רעל. מחבר: פקיד-וקטור-תמונות. מקור: Pixabay.

מנגנון פעולה

KCN מפריע ליכולתו של הגוף להשתמש בחמצן.

ליון הציאניד CN ^- של KCN יש זיקה גבוהה ליון הפרי Fe ³⁺ , מה שאומר שכאשר ציאניד נספג הוא מגיב במהירות עם ה- Fe ³⁺ בדם וברקמות.

בדרך זו היא מונעת מהתאים לנשום, שנכנסים למצב של חוסר חמצן, מכיוון שהם אמנם מנסים לנשום הם לא יכולים להשתמש בו.

ואז יש מצב חולף של היפר-נשימה (השעיית נשימה) וכאב ראש, ולבסוף מוות מדום נשימה.

סיכונים נוספים

כאשר הוא מחומם, הוא מייצר גזים רעילים מאוד כמו HCN, תחמוצות חנקן NO _x , תחמוצת אשלגן K ₂ O ופחמן חד חמצני CO.

כאשר הוא במגע עם לחות הוא משחרר HCN שהוא דליק מאוד ורעיל מאוד.

KCN רעיל מאוד גם לאורגניזמים מימיים. אסור לזרוק אותו אף פעם לסביבה, שכן עלולה להתרחש זיהום של מים שבהם בעלי החיים שותים ודגים.

עם זאת, ישנם חיידקים המייצרים ציאניד כמו Chromobacterium violaceum וכמה מינים של Pseudomonas.

מחקרים אחרונים

החוקרים מצאו כי ניתן להשתמש באצות ירוקות כלורלה וולגאריס לטיפול במים המזוהמים עם KCN אשלגן ציאניד בריכוזים נמוכים.

האצות הצליחו להסיר ביעילות את ה- KCN, מכיוון שהדבר בכמויות נמוכות עורר את צמיחת האצות מכיוון שהפעיל מנגנון פנימי להתנגד לרעילות ה- KCN.

משמעות הדבר היא כי לאצות Chlorella vulgaris יש פוטנציאל להסיר ציאניד וזו יכולה להיות שיטה יעילה לטיפול ביולוגי בזיהום ציאנידי.

תמונה של אצות כלורלה וולגאריס שנצפתה תחת מיקרוסקופ. ja: משתמש: NEON / משתמש: NEON_ja. מקור: Wikimedia Commons.

הפניות

1. הספרייה הלאומית לרפואה בארה"ב. (2019). ציאניד אשלגן. המרכז הלאומי למידע ביוטכנולוגי. התאושש מ- pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. קופוק, RW (2009). איומים על בעלי חיים בטבע על ידי סוכני לוחמה כימית. במדריך לטוקסיקולוגיה של סוכני לוחמה כימית. התאושש מ- sciencedirect.com.
3. ליו, Q. (2017). הערכת הסרת אשלגן ציאניד והרעילות שלו באצות ירוקות (כלורלה וולגאריס). בול סביבה טוקסיקול. 2018; 100 (2): 228-233. התאושש ב- ncbi.nlm.nih.gov.
4. המכון הלאומי לבטיחות ובריאות תעסוקתית (NIOSH). (2011). ציאניד אשלגן: סוכן סיסטמי. התאושש מ- cdc.gov.
5. Alvarado, LJ et al. (2014). גילוי Riboswitch, מבנה ותפקוד. סינתזה של אורקל. בשיטות באנזימולוגיה. התאושש מ- sciencedirect.com.