Формула синильной кислоты

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:

кДж.

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

С хлором, бромом и иодом прямо образует циангалогениды:

С галогеналканами — нитрилы (реакция Кольбе):

С алкенами и алкинами реагирует, присоединяясь к кратным связям:

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.

Читайте также:  Сырая свекла для печени

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 платиновогокатализатора при высокой температуре:

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

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

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:

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

Биологические свойства

В этом разделе не хватает ссылок на источники информации.

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] :

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

В этом разделе не хватает ссылок на источники информации.

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.

Читайте также:  Как проводят эко

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.

СИНИЛЬНАЯ КИСЛОТА (цианистый водород, нитрил муравьиной к-ты) HCN, бесцв. подвижная жидкость с запахом горького миндаля. Молекула линейна, длина связи С—H 0,1064 нм, C=N 0,1156 нм, m 9,92·10 -30 Кл·м (газ); т. пл. -13,29°С, т. кип. 25,65°С; 0,71618, 0,687.08; 1,26136; t крит 183,5 °С, d крит 0,195 г/см 3 , p крит 4,95 МПа; для газа35,86 Дж/(моль·К), 132 кДж/моль, 201,71 Дж/(моль·К); D H сгор -663 кДж/моль, D H пл 8,41 кДж/моль, D H исп 25,2 кДж/моль; ур-ния температурной зависимости давления пара: lgp(мм рт. ст.) = 9,372 — 1877/Г (187-259 К), lgp(MM рт. ст.) = 7,795-1467/T (273-319 К); g 17,78 мН/м; h 0,183 мПа·с; e 106,8; r 10 5 Ом·м. Существует в двух кристаллич. модификациях: ниже — 102,78 °С- в ромбической (а = 0,413 нм, b = 0,485 нм, с = 0,434 нм, z = 2, пространств. группа I2mm), выше этой т-ры-в тетрагональной (а = 0,463 нм, с = 0,434 нм, z = 2, пространств. группа I4mm). В жидком виде и в р-ре образует линейные ассоциаты благодаря водородным связям N. Н. Смешивается с водой и мн. орг. р-рителями (спирты, эфиры, ароматич. углеводороды, ССl 4 и др.).

С инильная кислота-слабая к-та, К = 1,32·10 -9 (18°С), образует с металлами соли-цианиды. Для синильной кислоты характерны р-ции:

Взаимод. с оксидами и гидроксидами щелочных и щел.-зем. металлов, не реагирует с их карбонатами. В присут. оснований синильная кислота полимеризуется, стабилизаторы-Н 3 РО 4 , H 2 SO 4 . Образует аддукты, напр. HCN-CuCl.

Осн. пром. метод получения синильной кислоты-окислит. аммонолиз смеси NH 3 и СН 4 в присут. Pt или Pt – Rh, Pt-Ir при 1000 °С:

СН 4 + NH 3 + 1,5О 2 : HCN + 3Н 2 О + 474,5 кДж/моль

Используют также аммонолиз СО, дегидратацию форма-мида, разложение цианплава разб. H 2 SO 4 . В лаборатории синильную кислоту получают постепенным добавлением водного р-ра NaCN, K 4 [Fe(CN) 6 ] к разб. H 2 SO 4 при 20-30 °С с послед. конденсацией HCN.

В своб. и связанном виде синильная кислота встречается в растениях, чаще всего в виде гликозида амигдалина, содержится в коксовом газе, табачном дыме, образуется при термич. разложении найлона, полиуретанов и др.

С инильная кислота горюча и взрывоопасна, т. всп. — 18 °С, КПВ 4,9-39,7%, т. самовоспл. паров в воздухе 538 °С. Сильно токсична, задерживает окислит. и ферментативные процессы, связывает гемоглобин в циангемоглобин, парализует дыхат. центр и вызывает удушье; проникает через неповрежденную кожу; ПДК 0,3 мг/м 3 в воздухе рабочей зоны, 0,01 мг/м 3 в атм. воздухе, 0,1 мг/л в воде.

Мировое произ-во св. 0,5 млн. т/год (1987).

Лит.: Бобков С. С., Смирнов С. К., Синильная кислота, М., 1970.

Цианистый водород называют синильной или цианистоводородной кислотой. Он бесцветен, очень летуч и подвижен, легко воспламеняем, имеет характерный запах миндаля. Крайне ядовит.

Свойства

Цианистый водород (формула HCN) встречается в природе, его накапливают некоторые растения, его доля есть также в дыме табака, кокса, выделение наблюдается во время термического разложения полиуретанов и нейлона. Это вещество является природным инсектицидом и защищает косточки и семена многих растений от поражения вредителями. Например, оно содержится в ядрах абрикосов, слив, вишен, миндаля.

Легко смешивается при любом соотношении с диэтиловым спиртом, этанолом и водой, с ним вступает в реакцию также и альдегид. Цианистый водород становится твердым при -13,3 градусах по Цельсию, структура льда волокнистая. Превращается в газ при +25,7 градуса. Газ легче воздуха.

Читайте также:  Расширенные вены в глазном дне

Различные материалы легко впитывают синильную кислоту. Это, например, резина, ткани, бетон, кирпич, а также любые пищевые продукты. Цианистый водород в смеси с воздухом образует легковоспламеняемую, взрывоопасную смесь, сила взрыва которой больше, чем от тротила.

Использование

Цианистоводородная кислота используется в производстве акрилонитрила, акрилатов, которые впоследствии идут на изготовление пластмасс. Также она необходима для получения хлорциана, акрилонитрила, аминокислот и фумигантов, использующихся в сельском хозяйстве для уничтожения вредителей. Участвует в синтезе нитрильных каучуков и синтетических волокон, молочной кислоты и оргстекла. Успешно применяется в борьбе с грызунами, для дезинфекции и уничтожения вредителей плодовых деревьев.

Перевозка и хранение

Для перевозки цианистого водорода используются как временное хранилище баллоны и контейнеры, железнодорожные цистерны. Для постоянного хранения применяют наземные вертикальные цилиндрические резервуары объемом от пятидесяти до пяти тысяч кубометров (коэффициент заполнения 0,9-0,95). Давление атмосферное, температура в баллонах не снижается. Максимально допустимый объем хранения – две тонны.

Головная боль, раздражение слизистых, чувство горечи во рту, паника – все это может вызывать цианистый водород. Воздействие на человека начинается после преодоления порога в 0,3 мг/м 3 (в кубе) – это предельная допустимая концентрация в воздухе для рабочих помещений. Атмосферный воздух населенных пунктов не должен содержать более 0,01 мг/м 3 .

Человек начинает чувствовать характерный запах миндаля при концентрации в 2-5 мг/м 3 . При увеличении концентрации до 5-20 мг/м 3 проявляются первые симптомы: боли в голове и головокружение, раздражение слизистых оболочек и глаз, во рту чувствуется горечь, также появляется необоснованное чувство страха. Длительное вдыхание паров с концентрацией 50-60 мг/м 3 вызывает тошноту и рвоту, сердцебиение, расширение зрачков, судороги и потерю сознания. Для смертельного исхода достаточно вдыхать пары с концентрацией 130 мг/м 3 в течение часа, а при концентрации 220 мг/м 3 время снижается до пяти минут. Смертельная концентрация составляет 1500 мг/м 3 .

Физиологическое воздействие

Синильная кислота – это вещество, способное вызывать в тканях кислородное голодание. При отравлении в теле человека наблюдается увеличение содержания кислорода в венозной и артериальной крови, таким образом снижается артериально-венозная разница, как следствие, потребление кислорода тканями резко снижается. Цианистый водород и его соли, будучи растворенными в крови, попадают в ткани и вступают в реакцию с цитохромоксидазой. После соединения с цианидом у этой трехвалентной формы железа нарушается функция переноса электронов на молекулы кислорода. Из-за того, что конечное звено окисления выходит из строя, нарушается весь процесс дыхания, ткани страдают от гипоксии, ведь хотя кислород и доставляется в нужном количестве, он не усваивается и отправляется в венозную кровь в неизменном виде.

Во время отравления синильной кислотой наблюдается активизация гликолиза: обмен меняется с аэробного на анаэробный.

Устранение аварий

Водород цианистый (класс опасности – 2) может быть смертельно опасным для человека. Во время ликвидаций аварий, которые связаны с выбросом или проливом NCH, опасная зона составляет 400 метров. Необходимо изолировать ее и удалить людей, убрать любые источники пламени, также запрещается курить. Находиться следует с подветренной стороны.

При нахождении в пределах опасной зоны обязательно использование средств защиты (изолирующих противогазов или дыхательных аппаратов, а также средств защиты кожи Л-1, КИХ-5 и КИХ-4). За пределами четырехсотметровой зоны можно не пользоваться средствами защиты кожи и обойтись промышленными и гражданскими противогазами, чтобы обезопасить себя от отравления.

Противогазы и другие средства защиты

Общевойсковые фильтрующие противогазы эффективны, если концентрация цианистого водорода в воздухе составляет менее 2500 мг/м 3 . Промышленные фильтрующие противогазы применяются при максимально допустимой концентрации в 6000 мг/м 3 . Однако если доля паров синильной кислоты в воздухе составляет 7000-12000 мг/м 3 (7-12 г), то даже надев противогаз, человек уже через несколько минут почувствует симптомы отравления из-за проникновения через кожные покровы. Именно поэтому при высоких концентрациях либо при длительной работе в зоне аварии обязательно применение полных средств защиты.

Якутина Светлана
Якутина Светлана
Эксперт проекта ProSosudi.ru
Статья помогла вам?
Дайте нам об этом знать - поставьте оценку
1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (No Ratings Yet)
Загрузка...

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *