Цыянід натрыю: хімічныя ўласцівасці і механізмы рэакцыі

Увядзенне

Цыянід натрыю (NaCN) — хімічнае злучэнне, якое мае як прамысловае прымяненне, так і значныя наступствы для бяспекі з-за сваёй высокай таксічнасці. Разуменне яго хімічных уласцівасцей і механізмаў рэакцый мае вырашальнае значэнне для бяспечнага абыходжання, прамысловага выкарыстання і аховы навакольнага асяроддзя. Гэты артыкул мае на мэце даць поўны агляд хімічных характарыстык і шляхоў рэакцый цыяніду натрыю.

Хімічныя ўласцівасці цыяніду натрыю

фізічны выгляд

Цыянід натрыю ўяўляе сабой белае крышталічнае цвёрдае рэчыва пры пакаёвай тэмпературы. Ён мае кубічную крышталічную структуру і часта выглядае ў выглядзе дробных гранул або парашка без паху (у сухім выглядзе). Аднак пры кантакце з вільгаццю або кіслотамі ён можа вылучаць цыяністы вадарод, які мае выразны пах горкага міндаля. Важна адзначыць, што не кожны можа выявіць гэты пах, бо здольнасць адчуваць яго генетычна вызначана.

растваральнасць

NaCN добра раствараецца ў вадзе. Калі ён раствараецца ў вадзе, ён распадаецца на іёны натрыю (Na⁺) і іёны цыяніду (CN⁻) у адпаведнасці з наступным ураўненнем:

NaCN(s) H2O, Na+(водн.) Na+ (водн.) + CN-(водн.)

Такая высокая растваральнасць у вадзе робіць яго патэнцыйнай небяспекай для навакольнага асяроддзя, паколькі ён можа лёгка забрудзіць крыніцы вады. Ён таксама раствараецца ў некаторых палярных арганічных растваральніках, такіх як метанол і этанол.

стабільнасць

Цыянід натрыю адносна стабільны ў звычайных умовах. Аднак ён адчувальны да цяпла, вільгаці і кіслот. Пры награванні ён можа раскладацца, вылучаючы высокатаксічны газападобны вадарод. У прысутнасці кіслот, нават слабых кіслот, такіх як вугальная кіслата (утвараецца пры растварэнні вуглякіслага газу ў вадзе), адбываецца наступная рэакцыя: NaCN + H2O + CO2 → NaHCO3 + HCN↑

Гэтая рэакцыя падкрэслівае важнасць захоўвання цыяніду натрыю ў сухім, прахалодным месцы, удалечыні ад кіслых рэчываў.

Механізмы рэакцыі цыяніду натрыю

Рэакцыі з металамі

Цыянід натрыю добра вядомы сваёй здольнасцю ўтвараць комплексы з металамі. Адным з найбольш распаўсюджаных ужыванняў з'яўляецца здабыванне золата і срэбра з іх руд у горназдабыўной прамысловасці. У прысутнасці кіслароду і вады цыянід натрыю рэагуе з золатам (Au) у рудзе, утвараючы растваральны комплекс золата-цыянід. Агульную рэакцыю можна прадставіць наступным чынам:

4Au+8NaCN+O2+2H2O→4Na[Au(CN)2]+ 4NaOH

У гэтай рэакцыі іёны цыяніду каардынуюцца з атамамі золата, ператвараючы нерастваральнае золата ў рудзе ў растваральны комплекс, які можна лёгка аддзяліць ад пакінутай пароды і іншых прымешак. Механізм рэакцыі ўключае акісленне золата кіслародам з наступным утварэннем комплексу акісленага золата з іёнамі цыяніду.

Рэакцыі нуклеафільнага замяшчэння

Цыянід-іёны (CN⁻) — моцныя нуклеафілы. У арганічнай хіміі яны могуць удзельнічаць у рэакцыях нуклеафільнага замяшчэння. Напрыклад, калі алкілгалогенід (R - X, дзе R — алкільная група, а X — галаген) рэагуе з цыянідам натрыю ў апратонным растваральніку, такім як дыметылсульфаксід (ДМСО), адбываецца наступная рэакцыя: RX + NaCNR-CN + NaX

Іён цыяніду атакуе атам вугляроду, звязаны з галагенам, выцясняючы атам галагену ў рэакцыі замяшчэння. Гэтая рэакцыя шырока выкарыстоўваецца ў сінтэзе нітрылаў, якія з'яўляюцца важнымі прамежкавымі прадуктамі ў вытворчасці розных арганічных злучэнняў, такіх як карбонавыя кіслоты, аміны і гетэрацыклічныя злучэнні.

Рэакцыя з вадой (гідроліз)

Як ужо згадвалася раней, цыянід натрыю можа рэагаваць з вадой у рэакцыі гідролізу. У прысутнасці вады цыянід-іон можа прыняць пратон ад вады з утварэннем цыянідавадароду і гідраксід-іонаў: CN-(aq) + H2O(l) HCN(aq) + OH-(aq)

Гэтая рэакцыя гідролізу зварачальная, і становішча раўнавагі залежыць ад такіх фактараў, як pH і тэмпература. У кіслых растворах раўнавага зрушваецца ў бок адукацыі цыяністага вадароду, у той час як у асноўных растворах цыянід-іён застаецца пераважна ў аніённай форме.