Натрий цианиді: химиялық қасиеттері және реакция механизмдері

кіріспе

Натрий цианиді (NaCN) - өте улы табиғатына байланысты өнеркәсіптік қолданылуы да, қауіпсіздікке айтарлықтай әсері бар химиялық қосылыс. Оның химиялық қасиеттері мен реакция механизмдерін түсіну қауіпсіз өңдеу, өнеркәсіптік пайдалану және қоршаған ортаны қорғау үшін өте маңызды. Бұл мақала натрий цианидінің химиялық сипаттамалары мен реакция жолдарына жан-жақты шолу жасауға бағытталған.

Натрий цианидінің химиялық қасиеттері

Физикалық көрініс

Натрий цианиді - бөлме температурасында ақ, кристалды қатты зат. Оның текше кристалдық құрылымы бар және көбінесе ұсақ, иіссіз (құрғақ кезде) түйіршіктер немесе ұнтақ түрінде көрінеді. Дегенмен, ылғалмен немесе қышқылдармен байланыста болған кезде, ол айқын, ащы бадам иісі бар цианид сутегі газын шығаруы мүмкін. Айта кету керек, бұл иісті әркім анықтай алмайды, өйткені оны иіскеу қабілеті генетикалық түрде анықталады.

Еріткіш

NaCN суда жақсы ериді. Ол суда еріген кезде келесі теңдеу бойынша натрий иондарына (Na⁺) және цианид иондарына (CN⁻) диссоциацияланады:

NaCN(лар) H2O, Na+(ақ) Na+ (ақ) + CN-(ақ)

Судағы бұл жоғары ерігіштік оны қоршаған ортаға қауіп төндіреді, өйткені ол су көздерін оңай ластауы мүмкін. Ол сондай-ақ метанол және этанол сияқты кейбір полярлы органикалық еріткіштерде ериді.

тұрақтылық

Натрий цианиді қалыпты жағдайда салыстырмалы түрде тұрақты. Дегенмен, ол жылуға, ылғалға және қышқылдарға сезімтал. Қыздырған кезде ол ыдырап, өте улы сутегі цианиді газын бөліп шығаруы мүмкін. Қышқылдардың, тіпті көмірқышқыл газы суда ерігенде пайда болатын көмірқышқылы қышқылы сияқты әлсіз қышқылдардың қатысуымен келесі реакция жүреді:- NaCN + H2O + CO2 → NaHCO3 + HCN↑

Бұл реакция натрий цианидін құрғақ, салқын жерде, қышқыл заттардан алыс сақтаудың маңыздылығын көрсетеді .

Натрий цианидінің реакция механизмдері

Металдармен әрекеттесу

Натрий цианиді металдармен кешен түзу қабілетімен танымал. Ең көп таралған қолданыстардың бірі - тау-кен өнеркәсібінде кендерінен алтын мен күмісті алу. Оттегі мен судың қатысуымен натрий цианиді кендегі алтынмен (Au) әрекеттесіп, еритін алтын-цианид кешенін түзеді. Жалпы реакцияны келесідей көрсетуге болады:

4Au+8NaCN+O2+2H2O→4Na[Au(CN)2]+ 4NaOH

Бұл реакцияда цианид иондары алтын атомдарымен координацияланып, кендегі ерімейтін алтынды қалған тау жыныстарынан және басқа қоспалардан оңай бөлінетін еритін кешенге айналдырады. Реакция механизмі алтынның оттегімен тотығуынан тұрады, содан кейін тотыққан алтынның цианид иондарымен комплексті түзілуі.

Нуклеофильді орын басу реакциялары

Цианид иондары (CN⁻) күшті нуклеофилдер болып табылады. Органикалық химияда олар нуклеофилді орын басу реакцияларына қатыса алады. Мысалы, алкил галогениді (R - X, мұндағы R - алкил тобы, ал X - галоген) натрий цианидімен диметилсульфоксиді (DMSO) сияқты өрік еріткішінде әрекеттескенде, келесі реакция жүреді: RX + NaCNR-CN + NaX

Цианид ионы галогенмен байланысқан көміртегі атомына шабуыл жасап, алмастыру реакциясында галоген атомын ығыстырады. Бұл реакция карбон қышқылдары, аминдер және гетероциклді қосылыстар сияқты әртүрлі органикалық қосылыстарды өндіруде маңызды аралық өнімдер болып табылатын нитрилдердің синтезінде кеңінен қолданылады.

Сумен әрекеттесу (гидролиз)

Бұрын айтылғандай, натрий цианиді гидролиз реакциясында сумен әрекеттесе алады. Су болған кезде цианид ионы судан протонды қабылдап, сутегі цианиді мен гидроксид иондарын түзе алады: CN-(aq) + H2O(l) HCN (aq) + OH-(aq)

Бұл гидролиз реакциясы қайтымды және тепе-теңдік жағдайы рН және температура сияқты факторларға байланысты. Қышқыл ерітінділерде тепе-теңдік цианид сутегі газының түзілуіне қарай ығысады, ал негіздік ерітінділерде цианид ионы негізінен аниондық күйінде қалады.