КАЛИЕВ ЦИАНИД (KCN): СВОЙСТВА, ПРИЛОЖЕНИЯ, СТРУКТУРИ, РИСКОВЕ, - ХИМИЯ - 2025

На калиев цианид е неорганично съединение, състояща се от калиев йон К ⁺ и цианиден йон CN ^-. Химическата му формула е KCN. Това е бяло кристално твърдо вещество, изключително отровно.

KCN е много разтворим във вода и при разтварянето му се хидролизира до образуване на циановодородна киселина или HCN водороден цианид, който също е много отровен. Калиевият цианид може да образува сложни соли със злато и сребро, поради което преди това е използван за извличане на тези благородни метали от определени минерали.

Твърд KCN калиев цианид. morienus (качено от de: Benutzer: BXXXD от de: wiki). Източник: Wikimedia Commons.

KCN се използва за покриване на евтини метали със злато и сребро чрез електрохимичен процес, тоест метод, при който електрически ток се пропуска през разтвор, съдържащ сол, съставена от благороден метал, цианид и калий.

С калиевия цианид, тъй като съдържа цианид, трябва да се работи много внимателно, с подходящи уреди. Той никога не трябва да се изхвърля в околната среда, тъй като също е много токсичен за повечето животни и растения.

Въпреки това се изучават методи, които използват обикновени водорасли за отстраняване на калиев цианид от води, замърсени с ниски концентрации на него.

структура

KCN е йонно съединение, съставено от калиев калий K ⁺ и анион CN ^- цианид. При това въглеродният атом е свързан към азотния атом чрез тройна ковалентна връзка.

Химическа структура на KCN калиев цианид. Capaccio. Източник: Wikimedia Commons.

В твърдия калиев цианид CN ^- анионът може да се върти свободно, така че да се държи като сферичен анион, като следствие KCN кристалът има кубична структура, подобна на тази на калиев хлорид KCl.

KCN кристална структура. Benjah-bmm27. Източник: Wikimedia Commons.

номенклатура

- Калиев цианид

- Калиев цианид

- Цианопоталий

Имоти

Физическо състояние

Бяло кристално твърдо вещество. Кубични кристали.

Молекулно тегло

65.116 g / mol.

Точка на топене

634,5 ° С

Точка на кипене

1625 ° С.

плътност

1,55 g / cm ³ при 20 ° C.

разтворимост

Много разтворим във вода: 716 g / L при 25 ° C и 100 g / 100 ml вода при 80 ° C. Слабо разтворим в метанол: 4,91 g / 100 g метанол при 19,5 ° C. Много слабо разтворим в етанол: 0,57 g / 100 g етанол при 19,5 ° C.

рН

Воден разтвор от 6,5 g KCN в 1 L вода има рН 11,0.

Константа на хидролизата

KCN е много разтворим във вода. Когато се разтвори, цианидният йон CN ^- който отвежда протон Н ⁺ от водата за образуване на циановодородна киселина HCN и освобождава ОН ^- йон:

CN ^- + H ₂ O → HCN + OH ^-

Константата на хидролиза показва тенденцията, с която се провежда споменатата реакция.

K _h = 2,54 x 10 ^-5

Водни разтвори на KCN отделят HCN водороден цианид в околната среда при нагряване над 80 ° С.

Химични свойства

Той не е запалим, но когато твърдият KCN се нагрява до разлагане, той отделя много токсични газове от циановодород HCN, азотни оксиди NO _x, калиев оксид K ₂ O и въглероден оксид CO.

KCN реагира със златни соли, като образува калиев ауроцианид KAu (CN) ₂ и калиев ауроцианид KAu (CN) ₄. Това са безцветни сложни соли. Със сребърния метал Ag KCN образува калиев аргентоцианид KAg (CN) ₂.

Цианидният йон на KCN взаимодейства с определени органични съединения, които имат халогени (като хлор или бром) и заема тяхното място. Например, той реагира с бромооцетна киселина, за да даде цианооцетна киселина.

Други свойства

Той е хигроскопичен, абсорбира влажността от околната среда.

Има лек горчив бадемов мирис, но това не се открива от всички хора.

Получаване

KCN се получава чрез взаимодействие на KOH калиев хидроксид във воден разтвор с HCN хидроген цианид. Получава се също чрез нагряване на калиев фероцианид K ₄ Fe (CN) ₆:

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

Използване при галванопластика на метали

Използва се в процеса на покриване на нискоценни метали със злато и сребро. Това е електролитичен процес, тоест електричеството се предава през воден разтвор с подходящи соли.

сребърен

Калиевият аргентоцианид KAg (CN) _{2 се използва} за покриване на по-евтини метали със сребро (Ag).

Те се поставят във воден разтвор на калиев аргентоцианид KAg (CN) ₂, където анодът или положителен стълб е пръчка от чисто сребро (Ag), а катодът или отрицателният полюс е евтиният метал, който искате да покриете със сребро.

Докато електрическият ток преминава през разтвора, среброто се отлага върху другия метал. Когато се използват цианидни соли, сребърният слой се отлага по по-фин, по-компактен и прилепнал начин, отколкото в разтвори на други съединения.

Някои бижута са покрити със сребро, използвайки KCN соли. Автор: StockSnap. Източник: Pixabay

злато

Подобно в случая със злато (Au), калиевият ауроцианид KAu (CN) ₂ и калиевият ауроцианид KAu (CN) ₄ се използват за електролитно позлатяване на други метали.

Позлатени електрически конектори, които могат да използват KCN соли. Cjp24. Източник: Wikimedia Commons.

Други приложения

Ето някои други приложения за калиев цианид.

- За промишления процес на втвърдяване на стомана чрез азотиране (добавяне на азот).

- За почистване на метали.

- В процесите на печат и фотография.

- Преди се използваше за извличане на злато и сребро от минералите, които ги съдържат, но по-късно беше заменено с натриев цианид NaCN, който е по-евтин, макар и еднакво токсичен.

- Като инсектицид за опушване на дървета, лодки, железопътни вагони и складове.

- Като реагент в аналитичната химия, тоест да се направи химичен анализ.

- за приготвяне на други химически съединения, като оцветители и багрила.

Добивът на злато в Южна Африка през 1903 г. с използване на KCN води до смъртоносно замърсяване на околната среда. Аргил, Джон Дъглас Съдърланд Кембъл, херцог, 1845-1914; Кресвике, Луис. Източник: Wikimedia Commons.

Рискове

KCN е много отровно съединение за животни и повечето растения и микроорганизми. Той е класифициран като супер токсичен. Той е смъртоносен дори в много малки количества.

Вредният му ефект може да възникне при вдишване, контакт с кожата или очите или поглъщане. Той инхибира много метаболитни процеси, особено кръвни протеини, които участват в транспорта на кислород, като хемоглобин.

Той засяга органите или системите, които са най-чувствителни към недостиг на кислород, като централната нервна система (мозък), сърдечно-съдовата система (сърце и кръвоносни съдове) и белите дробове.

Калиевият цианид е отрова. Автор: Clker-Free-Vector-Images. Източник: Pixabay

Механизъм на действие

KCN пречи на способността на тялото да използва кислород.

Цианидният йон CN ^- на KCN има висок афинитет към железния йон Fe ³⁺, което означава, че когато цианидът се абсорбира, той реагира бързо с Fe ³⁺ в кръвта и тъканите.

По този начин той предотвратява дишането на клетките, които влизат в състояние на липса на кислород, тъй като въпреки че се опитват да дишат, те не могат да го използват.

Тогава има преходно състояние на хиперапнея (спиране на дишането) и главоболие и накрая смърт от спиране на дишането.

Допълнителни рискове

При нагряване произвежда много токсични газове като HCN, азотни оксиди NO _x, калиев оксид K ₂ O и въглероден оксид CO.

При контакт с влага той отделя HCN, който е силно запалим и много токсичен.

KCN е много отровен и за водните организми. Той никога не трябва да се изхвърля в околната среда, тъй като може да настъпи замърсяване на води, където животните пият и обитават риба.

Има обаче бактерии, които произвеждат цианид, като Chromobacterium violaceum и някои видове Pseudomonas.

Последни проучвания

Изследователите са открили, че зелените водорасли Chlorella vulgaris могат да се използват за лечение на вода, замърсена с KCN калиев цианид в ниски концентрации.

Водораслът е в състояние ефективно да премахне KCN, тъй като това в ниски количества стимулира растежа на водораслите, тъй като активира вътрешен механизъм за противодействие на токсичността на KCN.

Това означава, че водораслите Chlorella vulgaris имат потенциала да отстранят цианида и че с това може да бъде разработен ефективен метод за биологично третиране на цианидното замърсяване.

Изображение на водораслото Chlorella vulgaris, наблюдавано под микроскоп. ja: Потребител: NEON / Потребител: NEON_ja. Източник: Wikimedia Commons.

Препратки

1. Национална медицинска библиотека на САЩ. (2019). Калиев цианид. Национален център за информация за биотехнологиите. Възстановени от pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Coppock, RW (2009). Заплахи за дивата природа от агентите за химическа война. В Наръчник по токсикология на агентите за химическа война. Възстановени от sciencedirect.com.
3. Liu, Q. (2017). Оценка на отстраняването на калиевия цианид и неговата токсичност в зелените водорасли (Chlorella vulgaris). Bull Environment замърсяват токсиксила. 2018; 100 (2): 228-233. Възстановени от ncbi.nlm.nih.gov.
4. Националният институт за безопасност и здраве при работа (NIOSH). (2011 г.). Калиев цианид: системен агент. Възстановени от cdc.gov.
5. Alvarado, LJ et al. (2014). Откриване, структура и функция на Riboswitch. Синтез на Урацил. In Methods in Enzymology. Възстановени от sciencedirect.com.