הבדלים בין נתרן פרוציאניד לנתרן ציאניד

בתחום הכימיה, נתרן פרוקיאניד ו סודיום ציאניד הן שתי תרכובות שלמרות שהן חולקות כמה אלמנטים קומפוזיציוניים, יש להן מאפיינים ברורים. הבנת ההבדלים הללו חיונית, בין אם ביישומים תעשייתיים, במחקר מדעי או בשיקולי בטיחות.

מבנים ונוסחאות כימיות

נתרן פרוציאניד

לנתרן פרוציאניד יש את הנוסחה הכימית Na₄Fe(CN)₆. הוא מכיל אטום ברזל מרכזי (Fe) המתואם עם שישה ליגנים של ציאניד (CN), וארבעה יוני נתרן (Na⁺) מאזנים את המטען השלילי הכולל של האניון המורכב [Fe(CN)₆]⁴⁻. בצורתו הלחות, הוא מופיע לעתים קרובות כ-Na₄Fe(CN)₆·10H₂O. קומפלקס תיאום זה מעניק לנתרן ferrocyanide תכונות כימיות ופיזיקליות ייחודיות.

סודיום ציאניד

נתרן ציאניד, עם הנוסחה NaCN, הוא תרכובת יונית פשוטה הרבה יותר. הוא מורכב מיון נתרן (Na⁺) ויון ציאניד (CN⁻). יון הציאניד הוא זן תגובתי ביותר, אשר תורם באופן משמעותי לתכונות התרכובת, במיוחד לרעילותה.

תכונות גשמיות

מראה חיצוני

נתרן פרוציאניד מופיע בדרך כלל כמוצקים גבישיים צהובים. הצבע הצהוב אופייני לאניון ferrocyanide. לעומת זאת, סודיום ציאניד מופיע כמוצקים גבישיים לבנים, לרוב בצורה של גרגירים או אבקה.

מְסִיסוּת

נתרן פרוציאניד מסיס במים, אך אינו מסיס באלכוהול. כאשר הוא מומס במים, הוא מתפרק ליונים המרכיבים אותו, כולל האניון המורכב [Fe(CN)₆]⁴⁻. נתרן ציאניד, לעומת זאת, מסיס מאוד במים וגם מסיס בממיסים קוטביים אחרים כמו אתנול. זה מתנתק בקלות במים כדי לשחרר יוני נתרן ויוני ציאניד, שהוא גורם מכריע בתגובתיות וברעילות שלו.

נקודות התכה ורתיחה

לנתרן פרוציאניד אין נקודת התכה מוגדרת היטב במובן המסורתי. כאשר הוא מחומם, הוא עובר התייבשות. לדוגמה, הוא מתחיל לאבד מולקולות מים בסביבות 50 מעלות צלזיוס, וב-81.5 מעלות צלזיוס, הוא הופך ללא מים. חימום נוסף ל-435 מעלות צלזיוס מוביל לפירוקו. לנתרן ציאניד נקודת התכה מוגדרת של 564 מעלות צלזיוס ונקודת רתיחה של 1469 מעלות צלזיוס. נקודות התכה ורתיחה גבוהות יחסית אלו נובעות מהקשרים היוניים החזקים בתרכובת.

תגובתיות כימית

תגובתיות עם חומצות

נתרן פרוציאניד יציב יחסית בנוכחות חומצות מדוללות שאינן מחממות. עם זאת, כאשר הוא נחשף לחומצות רותחות מרוכזות, הוא יכול להתפרק כדי לייצר גז מימן ציאניד חופשי. לדוגמה, בסביבה חומצית חזקה, התגובה הבאה יכולה להתרחש: Na₄Fe(CN)₆ + 6H₂SO6 (מרוכז, רותח) → 2HCN + 3FeSO₄ + 6Na₂SO₄ + XNUMXH₂O. נתרן ציאניד מגיב מאוד עם חומצות. אפילו חומצות חלשות יכולות להגיב איתו כדי לייצר גז מימן ציאניד, שהוא רעיל מאוד. התגובה היא כדלקמן: NaCN + HCl → NaCl + HCN↑. תגובתיות גבוהה זו עם חומצות עושה סודיום ציאניד חומר מסוכן מאוד בנוכחות חומרים חומציים.

תגובות חמצון והפחתה

נתרן פרוציאניד יכול להתחמצן בתנאים מסוימים. בנוכחות חומרי חמצון חזקים, ניתן להמיר אותו לקומפלקסים של ברזל(III) כגון ferricyanide. לדוגמה, תגובה עם חומר חמצון מתאים יכולה להפוך את [Fe(CN)₆]⁴⁻ ל-[Fe(CN)₆]³⁻. נתרן ציאניד יכול גם להשתתף בתגובות חמצון. בנוכחות חמצן וזרזים מסוימים, ניתן לחמצן אותו לחומרים פחות רעילים. לדוגמה, בנוכחות מי חמצן, התגובה יכולה להיות: NaCN + H₂O₂ → NaCNO + H₂O (כאשר מי חמצן נמצא בכמות מוגבלת). תגובה נוספת עם עודף מי חמצן יכולה להמיר נתרן ציאנט (NaCNO) לנתרן ביקרבונט (NaHCO₃) ואמוניה (NH₃).

היווצרות מורכבת

נתרן פרוציאניד הוא עצמו תרכובת מורכבת. זה יכול להגיב עוד יותר עם יוני מתכת אחרים כדי ליצור מתחמי קואורדינציה חדשים. לדוגמה, כאשר מגיבים עם מלחי ברזל(III), הוא יוצר פיגמנט כחול עמוק המכונה כחול פרוסי, עם הנוסחה הכימית Fe₄[Fe(CN)₆]₃. נתרן ציאניד יכול גם ליצור קומפלקסים עם יוני מתכת שונים. בהפקת זהב וכסף, למשל, משתמשים בנתרן ציאניד ליצירת מתחמי מתכת מסיסים - ציאניד. זהב (Au) מגיב עם נתרן ציאניד בנוכחות חמצן ויוצר את היון המורכב [Au(CN)₂]⁻: 4Au + 8NaCN + O₂ + 2H₂O → 4Na[Au(CN)₂] + 4NaOH.

רעילות

נתרן פרוקיאניד

למרות שהוא מכיל ליגני ציאניד, לנתרן פרוציאניד רעילות נמוכה יחסית. ארגון הבריאות העולמי וארגון המזון והחקלאות קבעו כי הצריכה היומית המקובלת של נתרן פרוציאניד היא 0 - 0.025 מ"ג/ק"ג משקל גוף. הסיבה לרעילותו הנמוכה היא שהליגנדים של הציאניד בנתרן פרוציאניד קשורים בחוזקה לאטום הברזל המרכזי באניון המורכב. בתנאים רגילים, הוא אינו משחרר בקלות יוני ציאניד חופשיים, שהם המינים הרעילים ביותר. עם זאת, בנוכחות חומצות חזקות או תחת אור אולטרה סגול, הוא יכול להתפרק כדי לייצר גז מימן ציאניד, שהוא רעיל ביותר.

סודיום ציאניד

נתרן ציאניד הוא אחד החומרים הרעילים ביותר הידועים. הוא רעיל מאוד לבני אדם ובעלי חיים. בעת בליעה, שאיפה או ספיגה דרך העור, נתרן ציאניד יכול לשחרר יוני ציאניד (CN⁻) בגוף. יוני ציאניד אלו יכולים להיקשר לאטומי הברזל בציטוכרום c אוקסידאז, אנזים המעורב בנשימה התאית. קשירה זו מעכבת את פעילות האנזים, ומונעת מהתאים להשתמש בחמצן ביעילות, מה שמוביל לחנק תאי. אפילו כמות קטנה, כמו 0.1 - 0.3 גרם, יכולה להיות קטלנית לבני אדם.

יישומים

נתרן פרוקיאניד

• תעשיית מזון: במדינות רבות, כולל ארה"ב ואלו שבאיחוד האירופי, נעשה שימוש בנתרן פרוציאניד כחומר נגד התגבשות במלח שולחן. זה עוזר לשמור על זרימת המלח חופשית על ידי מניעת היווצרות של גושים. המגבלה המקסימלית המותרת של נתרן פרוציאניד במלח משתנה לפי אזור, אך היא מוסדרת בקפדנות כדי להבטיח בטיחות.

• יישומים תעשייתיים: הוא משמש כמייצב לציפוי על מוטות ריתוך. בתעשיית הנפט ניתן להשתמש בו להסרת מרקפטנים שהם תרכובות המכילות גופרית שעלולות לגרום לריחות לא נעימים ולבעיות קורוזיה.

• סינתזה כימית: נתרן ferrocyanide יכול לשמש כחומר מוצא בסינתזה של תרכובות מורכבות אחרות ופיגמנטים, כגון כחול פרוסי.

סודיום ציאניד

• תעשיית הכרייה: נתרן ציאניד נמצא בשימוש נרחב בהפקת זהב וכסף. בתהליך הציאנידציה, עפרות זהב וכסף מטופלות בתמיסה מדוללת של נתרן ציאניד. הזהב והכסף מתמוססים בתמיסת הציאניד כמתכת - קומפלקסים של ציאניד, שאותם ניתן להפריד ולעבד בהמשך לקבלת המתכות הטהורות.

• סינתזה כימית: הוא משמש כחומר מוצא בסינתזה של מגוון רחב של תרכובות אורגניות. לדוגמה, ניתן להשתמש בו כדי להחדיר קבוצת ציאניד (-CN) למולקולות אורגניות, אשר לאחר מכן ניתן להפוך אותן לקבוצות פונקציונליות אחרות כגון חומצות קרבוקסיליות, אמינים או אלדהידים באמצעות תגובות עוקבות.

• electroplating: בתהליכי ציפוי אלקטרוני, נתרן ציאניד יכול לשמש כחומר מורכב. זה עוזר לשלוט על שקיעת יוני מתכת על המצע, ומבטיח ציפוי חלק ואחיד. עם זאת, בשל הרעילות הגבוהה שלו, מתפתחים יותר ויותר תהליכי ציפוי אלקטרוניים אלטרנטיביים שאינם ציאניד.

בטיחות וטיפול

נתרן פרוקיאניד

בעת טיפול בנתרן פרוציאניד, יש לפעול לפי נוהלי בטיחות סטנדרטיים במעבדה או בתעשייה. על העובדים ללבוש ציוד מגן אישי מתאים, כגון כפפות ומשקפי בטיחות. למרות שיש לו רעילות נמוכה בתנאים רגילים, יש לאחסן אותו במקום קריר ויבש הרחק מחומצות ומקורות אור אולטרה סגול כדי למנוע היווצרות של גז מימן ציאניד רעיל. במקרה של חשיפה מקרית לעור או לעיניים, יש לשטוף היטב את האזור הפגוע במים, ולפנות לטיפול רפואי אם הגירוי נמשך.

סודיום ציאניד

טיפול בנתרן ציאניד דורש אמצעי בטיחות קפדניים. הוא מסווג כחומר רעיל ביותר, והאחסון, הובלתו והשימוש בו מוסדרים בקפדנות. העובדים חייבים ללבוש ביגוד מגן מיוחד, כולל מכשירי נשימה עצמאיים, חליפות עמידות בפני כימיקלים וכפפות. יש לאחסן נתרן ציאניד באזור מאוורר מאוורר היטב הרחק מחומצות, חומרי חמצון ומקורות חום. במקרה של דליפה או שחרור, יש צורך בפינוי מיידי של האזור, ויש להזעיק צוותי חירום. יש לבצע נהלים מיוחדים, כגון שימוש במי חמצן לנטרול נתרן ציאניד במקרה של דליפה, כדי למזער את הסיכון לחשיפה לגז מימן ציאניד רעיל.

לסיכום, נתרן פרוציאניד ונתרן ציאניד, בעוד שניהם מכילים רכיבים הקשורים לציאניד, יש הבדלים משמעותיים במבנים הכימיים שלהם, בתכונות הפיזיקליות והכימיות שלהם, ברמות הרעילות, ביישומים ובדרישות הבטיחות שלהם. הבנה וטיפול נכון בתרכובות אלו חיוניים בתחומים שונים על מנת להבטיח בטיחות ושימוש יעיל.