Цианиды — класс неорганических и органических соединений¶
Цианиды — это класс неорганических и органических соединений, содержащих анион цианида (CN⁻) или группу −C≡N (цианогруппу). К неорганическим цианидам относятся соли синильной кислоты (HCN) — например, цианид натрия (NaCN) и цианид калия (KCN); к органическим — нитрилы (RCN), в которых цианогруппа связана с углеродным скелетом. Цианиды известны высокой токсичностью, а также широким применением в металлургии, химической промышленности и аналитической химии.
¶Строение и свойства
Цианид-анион CN⁻ состоит из атомов углерода и азота, соединённых тройной связью; формально это изоэлектронная аналогия молекуле азота N₂. Длина связи C≡N в цианидах составляет около 1,16 Å. Соли цианида — кристаллические вещества, обычно хорошо растворимые в воде; многие из них образуют характерные комплексные соединения с переходными металлами, например гексацианоферрат(II) калий K₄[Fe(CN)₆] (жёлтая кровяная соль) и гексацианоферрат(III) калий K₃[Fe(CN)₆] (красная кровяная соль).
Синильная кислота HCN — слабая кислота (pKa ≈ 9,2), летучая жидкость с запахом горького миндаля, токсичная в парообразном состоянии. Цианиды в кислой среде высвобождают HCN, что определяет их опасность.
¶Классификация
- Неорганические цианиды — соли HCN: NaCN, KCN, Ca(CN)₂, цианид цинка Zn(CN)₂ и др.
- Органические цианиды (нитрилы) — CH₃CN (ацетонитрил), C₆H₅CN (бензонитрил) и другие.
- Цианаты и родственные соединения — отличаются наличием кислорода (OCN⁻) или серы (SCN⁻) и не относятся к истинным цианидам, хотя исторически нередко упоминаются рядом.
- Комплексные цианиды — соли комплексных анионов, например [Fe(CN)₆]⁴⁻, [Co(CN)₆]³⁻, а также цианиды переходных металлов (CuCN, AgCN, AuCN).
¶Получение
Промышленный способ получения цианида натрия — взаимодействие расплавленного натрия с синильной кислотой или восстановление цианата натрия углём при высокой температуре (процесс Андруссова). Синильную кислоту получают пиролизом метана с аммиаком или кислым гидролизом цианидов. В лабораторных условиях цианиды синтезируют обработкой органических галогенидов цианидами щелочных металлов (реакция Вильмсдорфа и др.).
¶Токсичность
Цианиды относятся к числу сильнейших ядов. Механизм действия основан на связывании иона железа в активном центре фермента цитохром-с-оксидазы (комплекс IV дыхательной цепи), что блокирует перенос электронов на кислород и останавливает клеточное дыхание. Смертельная доза цианида натрия для человека при приёме внутрь оценивается в районе 1–3 мг/кг массы тела.
Противоядием служат нитриты и тиосульфат натрия (метод Британа): нитрит образует метгемоглобин, который связывает цианид с образованием менее токсичного тиоцианата, выводимого почками. В клинической практике применяется также гидроксокобаламин (витамин B12a).
¶Применение
- Металлургия — извлечение золота и серебра из руд цианидным способом (процесс Мак-Артура — Форреста), цианирование стали для повышения твёрдости поверхности.
- Химическая промышленность — производство акрилонитрила, метилметакрилата, нейлона, красителей, пестицидов.
- Аналитическая химия — реакция с Fe³⁺ для обнаружения цианидов (образование берлинской лазури), комплексообразование с металлами.
- Фотография и гальванопластика — электролиты для серебрения и золочения.
¶Природное распространение
Цианиды встречаются в природе в составе некоторых минералов (ферроцианиты) и выделяются растениями (миндаль, вишнёвые косточки, маниока) в виде гликозидов, при гидролизе которых высвобождается HCN. Некоторые бактерии и грибы также продуцируют цианистые соединения.
¶Исторические факты
Цианистый калий исторически использовался как яд для добывания зверей и в военных целях; в XX веке цианиды применялись в газовых камерах и для самоубийств («таблетка цианида»). В современной России оборот цианидов регулируется как прекурсоров и потенциально опасных веществ.
Источники:
- Химическая энциклопедия, т. 2 — «Цианиды».
- Ремизов А. М. «Неорганическая химия».
- Грановская Л. М. «Химия для инженеров».
- Учебник «Общая химия» под ред. Ю. А. Золотова.
- Справочник «Вредные вещества в промышленности», т. 2.