AXIT HYDROCYANIC: CẤU TRÚC PHÂN TỬ, TÍNH CHẤT, CÔNG DỤNG - HÓA HỌC - 2026

Các axit hydrocyanic hoặc hydrogen cyanide là một hợp chất hữu cơ có công thức hóa học là HCN. Nó còn được gọi là methanonitrile hoặc formonitrile và cho đến vài năm trước đây, là axit prussic, mặc dù đây thực sự là một hợp chất khác.

Axit hydrocyanic là một chất khí cực độc, không màu, được tạo ra bằng cách xử lý xyanua với axit. Loại axit này được tìm thấy bên trong hạt của quả đào, nhiều nơi còn được gọi là quả đào.

Hạt đào, chứa axit hydrocyanic hoặc hydro xyanua, HCN. An.ha. Nguồn: Wikipedia Commons.

Ở nhiệt độ môi trường thấp hơn 25ºC, nó là chất lỏng và trên nhiệt độ đó nó là chất khí. Trong cả hai trường hợp, nó cực kỳ độc hại đối với người, động vật và thậm chí hầu hết các vi sinh vật không thích nghi với nó. Nó là một dung môi tốt cho các ion. Nó rất không ổn định vì nó có xu hướng trùng hợp dễ dàng.

Nó được tìm thấy trong giới thực vật được kết hợp trong các phân tử của một số glycoside, bởi vì khi chúng được thủy phân bởi các enzym của thực vật, HCN, glucose và benzaldehyde sẽ thu được.

Những glycoside này được tìm thấy trong hạt của một số loại trái cây như đào, mơ, anh đào, mận và trong quả hạnh đắng, vì vậy không bao giờ được ăn chúng.

Nó cũng được tìm thấy trong glycoside thực vật như một số loại lúa miến. Ngoài ra, một số vi khuẩn tạo ra nó trong quá trình trao đổi chất của chúng. Nó được sử dụng chủ yếu trong sản xuất polyme và trong một số quy trình luyện kim.

HCN là một chất độc chết người do hít phải, nuốt phải và tiếp xúc. Nó có trong khói thuốc lá và trong khói từ các đám cháy nhựa và vật liệu có chứa cacbon và nitơ. Nó được coi là một chất gây ô nhiễm khí quyển vì nó được tạo ra trong quá trình đốt cháy vật chất hữu cơ ở những khu vực rộng lớn trên hành tinh.

Cấu trúc phân tử và cấu hình điện tử

Hydro xyanua hoặc hydro xyanua là một hợp chất cộng hóa trị, phân tử với một hydro, một carbon và một nguyên tử nitơ.

Nguyên tử cacbon và nguyên tử nitơ chia sẻ 3 cặp electron nên chúng tạo thành liên kết ba. Hydro liên kết với cacbon, mà với liên kết này có hóa trị 4 và byte điện tử đầy đủ của nó.

Nitơ có hóa trị năm và để hoàn thành octet của nó, nó có một cặp electron không ghép đôi hoặc đơn độc nằm ở bên.

Do đó, HCN là một phân tử hoàn toàn tuyến tính, với một cặp electron chưa ghép đôi nằm ở phía bên của nitơ.

Biểu diễn Lewis của axit hydrocyanic, nơi các điện tử được chia sẻ trong mỗi liên kết và cặp điện tử duy nhất của nitơ được quan sát. Tác giả: Marilú Stea.

Cấu trúc của axit hydrocyanic hoặc hydro xyanua nơi quan sát thấy liên kết ba giữa cacbon và nitơ. Tác giả: Marilú Stea.

Danh pháp

- Axit hydrocyanic

- Hydro xyanua

- Methanonitrile

- Formonitrile

- Axit hydrocyanic

Tính chất

Tình trạng thể chất

Dưới 25,6 ºC, nếu nó ở dạng khan và ổn định, nó là một chất lỏng không màu hoặc xanh nhạt, rất không ổn định và độc hại. Nếu ở trên nhiệt độ đó, nó là một chất khí không màu cực độc.

Trọng lượng phân tử

27,03 g / mol

Độ nóng chảy

-13,28 ºC

Điểm sôi

25,63 ºC (lưu ý rằng nó chỉ sôi trên nhiệt độ phòng).

Điểm sáng

-18 ºC (phương pháp cốc kín)

Nhiệt độ tự bốc cháy

538 ºC

Tỉ trọng

0,6875 g / cm ³ ở 20 ºC

Độ hòa tan

Trộn hoàn toàn với nước, rượu etylic và ete etylic.

Hằng số phân ly

K = 2,1 x 10 ^-9

pK _a = 9,2 (nó là một axit rất yếu)

Một số tính chất hóa học

HCN có hằng số điện môi rất cao (107 đến 25 ºC). Điều này là do các phân tử của nó rất phân cực và liên kết với nhau thông qua các liên kết hydro, như trong trường hợp nước H ₂ O.

Bởi vì nó có hằng số điện môi cao như vậy, HCN hóa ra là một dung môi ion hóa tốt.

HCN khan ở dạng lỏng rất không ổn định, nó có xu hướng trùng hợp mạnh. Để tránh điều này, chất ổn định được thêm vào, chẳng hạn như một tỷ lệ nhỏ H ₂ SO ₄ .

Trong dung dịch nước và với sự có mặt của amoniac và áp suất cao, nó tạo thành adenin, một hợp chất là một phần của DNA và RNA, tức là một phân tử quan trọng về mặt sinh học.

Nó là một axit rất yếu, vì hằng số ion hóa của nó rất nhỏ, vì vậy nó chỉ ion hóa một phần trong nước, tạo ra anion xyanua CN ^- . Nó tạo muối với bazơ nhưng không tạo muối với các muối cacbonat.

Các dung dịch nước của nó không được bảo vệ khỏi ánh sáng sẽ phân hủy từ từ tạo ra amoni formate HCOONH ₄ .

Trong dung dịch nó có mùi hạnh nhân thoang thoảng.

Ăn mòn

Vì nó là một axit yếu, nó thường không ăn mòn.

Tuy nhiên, dung dịch nước của HCN có chứa axit sulfuric làm chất ổn định tấn công mạnh thép ở nhiệt độ trên 40ºC và thép không gỉ ở nhiệt độ trên 80ºC.

Hơn nữa, dung dịch nước loãng của HCN có thể gây căng thẳng cho thép cacbon ngay cả ở nhiệt độ phòng.

Nó cũng có thể tấn công một số loại cao su, nhựa và lớp phủ.

Vị trí trong tự nhiên

Nó được tìm thấy tương đối nhiều trong giới thực vật như một phần của glycoside.

Ví dụ, nó được tạo ra từ amygdalin C ₆ H ₅ -CH (-CN) -O-Glucose-O-Glucose, một hợp chất có trong quả hạnh đắng. Amygdalin là một beta-glucoside cyanogenic, khi thủy phân nó tạo thành hai phân tử glucose, một của benzaldehyde và một của HCN. Enzyme giải phóng chúng là beta-glucoxidase.

Amygdalin có thể được tìm thấy trong hạt của đào, mơ, hạnh nhân đắng, anh đào và mận.

Một số loại cây cao lương chứa glucoside cyanogenic được gọi là durrin (tức là, p-hydroxy- (S) -mandelonitrile-beta-D-glucoside). Hợp chất này có thể bị phân hủy bởi quá trình thủy phân bằng enzym hai bước.

Đầu tiên, enzyme durrinase có nguồn gốc nội sinh trong cây cao lương thủy phân nó thành glucose và p-hydroxy- (S) -mandelonitrile. Sau đó nhanh chóng chuyển hóa thành HCN và p-hydroxybenzaldehyde tự do.

Cây cao lương có hàm lượng durrin cao. Không có tác giả đọc được bằng máy được cung cấp. Pethan giả định (dựa trên yêu cầu bản quyền). . Nguồn: Wikipedia Commons.

HCN chịu trách nhiệm về sức đề kháng của cây cao lương đối với sâu bệnh và mầm bệnh.

Điều này được giải thích là do durrin và enzyme durrinase có các vị trí khác nhau trong những cây này và chúng chỉ tiếp xúc khi các mô bị thương hoặc bị phá hủy, giải phóng HCN và bảo vệ cây khỏi nhiễm trùng có thể xâm nhập qua bộ phận bị thương. .

Phân tử durrin nơi quan sát thấy liên kết ba CN, bằng cách thủy phân bằng enzym tạo ra HCN. 181. Nguồn: Wikipedia Commons.

Ngoài ra, một số vi khuẩn gây bệnh cho người như Pseudomonas aeruginosa và P. gingivalis sản sinh ra nó trong quá trình trao đổi chất của chúng.

Các ứng dụng

Trong điều chế các hợp chất hóa học và polyme khác

Việc sử dụng liên quan đến hầu hết HCN được sản xuất ở cấp độ công nghiệp là điều chế các chất trung gian cho quá trình tổng hợp hữu cơ.

Nó được sử dụng trong quá trình tổng hợp adiponitril NC- (CH ₂ ) ₄ -CN, được sử dụng để điều chế nylon hoặc nylon, một polyamide. Nó cũng được sử dụng để điều chế acrylonitril hoặc xyanoetylen CH ₂ = CH-CN, được sử dụng để điều chế sợi acrylic và chất dẻo.

NaCN natri xianua dẫn xuất của nó được sử dụng để thu hồi vàng trong khai thác kim loại này.

Một dẫn xuất khác của nó, ClCN xyanogen, được sử dụng cho các công thức thuốc trừ sâu.

HCN được sử dụng để điều chế các chất tạo chelat như EDTA (ethylene-diamine-tetra-acetate).

Nó được sử dụng để sản xuất ferrocyanide và một số sản phẩm dược phẩm.

Sử dụng khác nhau

Khí HCN đã được sử dụng làm chất diệt côn trùng, chất diệt nấm và chất khử trùng, để khử trùng tàu và các tòa nhà. Cũng để hun trùng đồ đạc để khôi phục lại nó.

HCN đã được sử dụng trong đánh bóng kim loại, lắng đọng điện kim loại, quy trình chụp ảnh và quy trình luyện kim.

Do độc tính cực cao của nó, nó đã được chỉ định là một tác nhân chiến tranh hóa học.

Trong nông nghiệp

Nó đã được sử dụng làm thuốc diệt cỏ và thuốc trừ sâu trong các vườn cây ăn quả. Nó được sử dụng để kiểm soát vảy và các mầm bệnh khác trên cây có múi, nhưng một số loài gây hại này đã trở nên kháng HCN.

Nó cũng được sử dụng để khử trùng silo ngũ cốc. Khí HCN được chuẩn bị tại chỗ đã được sử dụng trong quá trình hun trùng hạt lúa mì để bảo quản chúng khỏi các loài gây hại như côn trùng, nấm và các loài gặm nhấm. Đối với việc sử dụng này, điều cần thiết là các hạt được hun trùng phải chịu được tác nhân diệt trừ thuốc trừ sâu.

Thử nghiệm đã được thực hiện bằng cách hun trùng hạt lúa mì với HCN và người ta thấy rằng nó không ảnh hưởng tiêu cực đến khả năng nảy mầm của chúng, mà có vẻ như nó có lợi cho nó.

Tuy nhiên, liều lượng cao của HCN có thể làm giảm đáng kể chiều dài của các lá nhỏ mọc ra từ hạt.

Mặt khác, do thực tế rằng nó là một chất diệt nematicide mạnh và một số cây cao lương có nó trong mô của chúng, tiềm năng của cây cao lương được sử dụng làm phân xanh diệt khuẩn đang được nghiên cứu.

Việc sử dụng nó sẽ giúp cải tạo đất, ngăn chặn cỏ dại và kiểm soát các bệnh và thiệt hại do tuyến trùng ký sinh thực vật gây ra.

Rủi ro

Đối với con người, HCN là chất độc có thể gây chết người qua tất cả các con đường: hít phải, ăn vào và tiếp xúc.

Tác giả: Clker-Free-Vector-Images. Nguồn: Pixabay.

Hít phải có thể gây tử vong. Người ta ước tính rằng khoảng 60-70% dân số có thể phát hiện ra mùi hạnh nhân đắng của HCN khi nó ở trong không khí với nồng độ 1-5 ppm.

Nhưng có 20% dân số không thể phát hiện ra nó ngay cả ở nồng độ gây chết người vì họ không thể làm như vậy về mặt di truyền.

Ăn phải nó là một chất độc cấp tính và hành động tức thì.

Nếu dung dịch của chúng tiếp xúc với da, xyanua đi kèm có thể gây chết người.

HCN có trong khói thuốc lá và được tạo ra khi đốt cháy nhựa chứa nitơ.

Cơ chế hoạt động gây chết người trong cơ thể

Nó là một chất gây ngạt hóa học và có độc tính nhanh, thường dẫn đến tử vong. Khi đi vào cơ thể, nó liên kết với metalloenzyme (enzym có chứa ion kim loại), làm bất hoạt chúng. Nó là một chất độc hại cho các cơ quan khác nhau của cơ thể con người

Tác dụng độc hại chính của nó bao gồm ức chế hô hấp tế bào, vì nó vô hiệu hóa một enzym ảnh hưởng đến quá trình phosphoryl hóa trong ty thể, là bào quan can thiệp, trong số những thứ khác, trong chức năng hô hấp của tế bào.

Nguy cơ khói thuốc lá

HCN có trong khói thuốc lá.

Mặc dù nhiều người biết tác hại của HCN, nhưng ít người nhận ra rằng họ đang tiếp xúc với tác hại của nó qua khói thuốc lá.

HCN là một trong những nguyên nhân gây ức chế một số enzym hô hấp của tế bào. Lượng HCN có trong khói thuốc lá có tác hại đặc biệt đến hệ thần kinh.

Mức HCN trong khói thuốc lá đã được báo cáo là từ 10 đến 400 μg mỗi điếu thuốc đối với khói hít trực tiếp và 0,006 đến 0,27 μg / điếu thuốc đối với hít phải thứ cấp (khói thuốc lá thụ động). HCN tạo ra hiệu ứng độc hại từ 40 µM trở đi.

Tác giả: Alexas Fotos. Nguồn: Pixabay.

Khi hít vào, nó nhanh chóng đi vào máu, nơi nó được giải phóng vào huyết tương hoặc liên kết với hemoglobin. Một phần nhỏ được chuyển thành thiocyanat và được bài tiết qua nước tiểu.

Rủi ro khi làm nóng HCN

Tiếp xúc lâu dài với nhiệt của HCN lỏng trong các vật chứa đóng kín có thể gây vỡ vật liệu chứa không mong muốn. Nó có thể trùng hợp bùng nổ ở 50-60ºC khi có dấu vết của kiềm và khi không có chất ức chế.

Sự hiện diện của HCN trong khói lửa

HCN được giải phóng trong quá trình đốt cháy các polyme chứa nitơ, chẳng hạn như len, tơ tằm, polyacrylonitriles và nylon, cùng những loại khác. Những vật liệu này có mặt trong nhà của chúng ta và ở hầu hết các nơi sinh hoạt của con người.

Vì lý do này, trong các đám cháy, HCN có thể là nguyên nhân gây tử vong do hít phải.

Ô nhiễm bầu không khí

HCN là chất ô nhiễm của tầng đối lưu. Nó có khả năng chống quang phân và trong điều kiện khí quyển xung quanh nó không bị thủy phân.

Các gốc hydroxyl OH • được tạo ra bằng quang hóa có thể phản ứng với HCN, nhưng phản ứng này rất chậm, do đó thời gian bán hủy của HCN trong khí quyển là 2 năm.

Khi đốt sinh khối, đặc biệt là than bùn, HCN được thải vào khí quyển, và cả trong các hoạt động công nghiệp. Tuy nhiên, đốt than bùn gây ô nhiễm gấp 5 đến 10 lần so với đốt các loại sinh khối khác.

Một số nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng nhiệt độ cao và hạn hán do hiện tượng El Niño gây ra ở một số khu vực nhất định trên hành tinh làm trầm trọng thêm các đám cháy theo mùa ở những khu vực có hàm lượng thực vật phân hủy cao.

Tác giả: Steve Buissinne. Nguồn: Pixabay.

Điều này dẫn đến việc đốt sinh khối dữ dội vào các mùa khô.

Những sự kiện này là nguồn gốc của nồng độ cao HCN trong tầng đối lưu, cuối cùng chúng được vận chuyển xuống tầng bình lưu thấp hơn, tồn tại trong một thời gian rất dài.

Người giới thiệu

1. Cotton, F. Albert và Wilkinson, Geoffrey. (1980). Hóa học Vô cơ nâng cao. Ấn bản thứ tư. John Wiley và các con trai.
2. Thư viện Y khoa Quốc gia Hoa Kỳ. (2019). Xyanua hiđro. Đã khôi phục từ pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
3. Gidlow, D. (2017). Hydrogen cyanide-một bản cập nhật. Y học nghề nghiệp 2017; 67: 662-663. Đã khôi phục từ ncbi.nlm.nih.gov.
4. Van Nostrand's Scientific Encyclopedia. (2005). Xyanua hiđro. 9 ^thứ được phục hồi từ onlinelibrary.wiley.com.
5. Ren, Y.-L. et al. (1996). Ảnh hưởng của Hydrogen Cyanide và Carbonyl Sulphide đến sự nảy mầm và sức sống của quả mận của lúa mì. Tinh trùng. Khoa học viễn tưởng 1996, 47, 1-5. Được khôi phục từ onlinelibrary.wiley.com.
6. De Nicola, GR và cộng sự. (2011). Một phương pháp phân tích đơn giản để đánh giá hàm lượng Dhurrin trong thực vật gây tảo lam để sử dụng trong thức ăn gia súc và khử trùng sinh học. J. Agric. Chèm thực phẩm. 2011, 59, 8065-8069. Đã khôi phục từ pubs.acs.org.
7. Sheese, PE và cộng sự. (2017). Sự tăng cường toàn cầu của hydro xyanua ở tầng bình lưu thấp hơn trong suốt năm 2016. Geophys. Res. Lett., 44, 5791-5797. Được khôi phục từ agupubs.onlinelibrary.wiley.com.
8. Surleva, AR và Drochioiu, G. (2013). Hình dung mối nguy hiểm khi hút thuốc: Một phương pháp đo quang phổ đơn giản để xác định hydro xyanua trong khói thuốc lá và bộ lọc. J. Chem. Educ. 2013, 90, 1654-1657. Đã khôi phục từ pubs.acs.org.
9. Alarie, Y. và cộng sự. (1990). Vai trò của Hydrogen Cyanide trong cái chết của con người trong lửa. Trong Lửa và Polyme. Chương 3. Chuỗi hội thảo chuyên đề ACS. Đã khôi phục từ pubs.acs.org.