Natrio cianidas: cheminės savybės ir reakcijos mechanizmai

Įvadas

Natris Cianidas (NaCN) yra cheminis junginys, kuris dėl labai toksiško pobūdžio gali būti naudojamas pramonėje ir turi reikšmingų padarinių saugai. Suprasdamas jos Cheminės savybės ir reakcijos mechanizmai yra labai svarbūs saugiam tvarkymui, pramoniniam naudojimui ir aplinkos apsaugai. Šio straipsnio tikslas yra pateikti išsamią cheminių savybių ir reakcijos būdų apžvalgą Natrio cianidas.

Cheminės natrio cianido savybės

Fizinė išvaizda

Natrio cianidas yra balta kristalinė kieta medžiaga kambario temperatūroje. Jis turi kubinę kristalų struktūrą ir dažnai atrodo kaip mažos bekvapės (sausos) granulės arba milteliai. Tačiau susilietus su drėgme ar rūgštimis gali išsiskirti vandenilio cianido dujos, kurios turi ryškų kartaus migdolų kvapą. Svarbu pažymėti, kad ne visi gali aptikti šį kvapą, nes gebėjimas jį užuosti yra nulemtas genetiškai.

Tirpumas

NaCN labai gerai tirpsta vandenyje. Kai jis ištirpsta vandenyje, jis disocijuoja į natrio jonus (Na⁺) ir cianido jonus (CN⁻) pagal šią lygtį:

NaCN(-ai) H2O, Na+(aq) Na+ (aq) + CN(akv.)

Dėl didelio tirpumo vandenyje jis gali būti pavojingas aplinkai, nes gali lengvai užteršti vandens šaltinius. Jis taip pat tirpsta kai kuriuose poliniuose organiniuose tirpikliuose, tokiuose kaip metanolis ir etanolis.

Stabilumas

Natrio cianidas yra gana stabilus normaliomis sąlygomis. Tačiau jis yra jautrus karščiui, drėgmei ir rūgštims. Kaitinamas, jis gali suirti, išskirdamas labai toksiškas vandenilio cianido dujas. Esant rūgštims, net ir silpnoms rūgštims, tokioms kaip anglies rūgštis (susidaro anglies dioksidui ištirpus vandenyje), įvyksta tokia reakcija:NaCN + H2O + CO2 → NaHCO3 + HCN↑

Ši reakcija pabrėžia saugojimo svarbą Natrio cianidas sausoje, vėsioje vietoje, toliau nuo rūgščių medžiagų.

Natrio cianido reakcijos mechanizmai

Reakcija su metalais

Natrio cianidas yra gerai žinomas dėl savo gebėjimo sudaryti kompleksus su metalais. Vienas iš labiausiai paplitusių pritaikymų yra aukso ir sidabro gavyba iš jų rūdų kasybos pramonėje. Esant deguoniui ir vandeniui, natrio cianidas reaguoja su auksu (Au) rūdoje ir susidaro tirpus aukso – cianido kompleksas. Bendra reakcija gali būti pavaizduota taip:

4Au+8NaCN+O2+2H2O→4Na[Au(CN)2]+ 4NaOH

Šioje reakcijoje cianido jonai koordinuojasi su aukso atomais, netirpus rūdoje esantis auksas paverčiamas tirpiu kompleksu, kurį galima lengvai atskirti nuo likusių uolienų ir kitų priemaišų. Reakcijos mechanizmas apima aukso oksidaciją deguonimi, o vėliau oksiduoto aukso kompleksavimą su cianido jonais.

Nukleofilinės pakeitimo reakcijos

Cianido jonai (CN⁻) yra stiprūs nukleofilai. Organinėje chemijoje jie gali dalyvauti nukleofilinėse pakeitimo reakcijose. Pavyzdžiui, kai alkilo halogenidas (R-X, kur R yra alkilo grupė, o X yra halogenas) reaguoja su natrio cianidu aprotiniame tirpiklyje, pavyzdžiui, dimetilsulfokside (DMSO), įvyksta tokia reakcija:RX + NaCNR-CN + NaX

Cianido jonas atakuoja anglies atomą, prijungtą prie halogeno, pakeisdamas halogeno atomą pakeitimo reakcijoje. Ši reakcija plačiai naudojama sintezuojant nitrilus, kurie yra svarbūs tarpiniai produktai gaminant įvairius organinius junginius, tokius kaip karboksirūgštys, aminai ir heterocikliniai junginiai.

Reakcija su vandeniu (hidrolizė)

Kaip minėta anksčiau, natrio cianidas gali reaguoti su vandeniu hidrolizės reakcijoje. Esant vandeniui, cianido jonas gali priimti protoną iš vandens, sudarydamas vandenilio cianido ir hidroksido jonus:CN (aq) + H2O (l) HCN (akv.) + OH (akv.)

Ši hidrolizės reakcija yra grįžtama, o pusiausvyros padėtis priklauso nuo tokių veiksnių kaip pH ir temperatūra. Rūgščiuose tirpaluose pusiausvyra pasislenka link vandenilio cianido dujų susidarymo, o baziniuose tirpaluose cianido jonas išlieka daugiausia anijoninės formos.