Natri xyanua: Tính chất hóa học và cơ chế phản ứng​

Giới thiệu

Sodium xyanua (NaCN) là một hợp chất hóa học có cả ứng dụng công nghiệp và ý nghĩa quan trọng về an toàn do bản chất cực độc của nó. Hiểu về nó Tính chất hóa học và cơ chế phản ứng là rất quan trọng đối với việc xử lý an toàn, sử dụng trong công nghiệp và bảo vệ môi trường. Bài viết này nhằm mục đích cung cấp một cái nhìn tổng quan toàn diện về các đặc điểm hóa học và các con đường phản ứng của Natri xyanua.

Tính chất hóa học của Natri Xyanua

Ngoại hình

Natri xyanua là chất rắn kết tinh màu trắng ở nhiệt độ phòng. Nó có cấu trúc tinh thể hình khối và thường xuất hiện dưới dạng hạt hoặc bột nhỏ, không mùi (khi khô). Tuy nhiên, khi tiếp xúc với độ ẩm hoặc axit, nó có thể giải phóng khí hydro xyanua, có mùi hạnh nhân đắng đặc trưng. Điều quan trọng cần lưu ý là không phải ai cũng có thể phát hiện ra mùi này, vì khả năng ngửi thấy mùi này được xác định về mặt di truyền.

Độ hòa tan

NaCN tan nhiều trong nước. Khi tan trong nước, nó phân ly thành ion natri (Na⁺) và ion xyanua (CN⁻) theo phương trình sau:

NaCN(s) H2O, Na+(aq) Na+ (aq) + CN-(aq)

Độ hòa tan cao trong nước này khiến nó trở thành mối nguy hại tiềm tàng cho môi trường vì nó có thể dễ dàng làm ô nhiễm nguồn nước. Nó cũng hòa tan trong một số dung môi hữu cơ phân cực như methanol và ethanol.

Tính ổn định

Natri xyanua tương đối ổn định trong điều kiện bình thường. Tuy nhiên, nó nhạy cảm với nhiệt, độ ẩm và axit. Khi đun nóng, nó có thể phân hủy, giải phóng khí hydro xyanua cực độc. Khi có axit, ngay cả axit yếu như axit cacbonic (hình thành khi cacbon dioxit hòa tan trong nước), phản ứng sau xảy ra:-NaCN + H2O + CO2 → NaHCO3 + HCN↑

Phản ứng này làm nổi bật tầm quan trọng của việc lưu trữ Natri Xyanua nơi khô ráo, thoáng mát, tránh xa các chất có tính axit.

Cơ chế phản ứng của Natri Xyanua

Phản ứng với kim loại

Natri xyanua được biết đến rộng rãi vì khả năng tạo thành hợp chất với kim loại. Một trong những ứng dụng phổ biến nhất là trong việc khai thác vàng và bạc từ quặng của chúng trong ngành khai thác mỏ. Với sự hiện diện của oxy và nước, natri xyanua phản ứng với vàng (Au) trong quặng để tạo thành hợp chất vàng - xyanua hòa tan. Phản ứng tổng thể có thể được biểu diễn như sau:

4Au+8NaCN+O2+2H2O→4Na[Au(CN)2]+ 4NaOH

Trong phản ứng này, các ion xyanua phối hợp với các nguyên tử vàng, chuyển đổi vàng không hòa tan trong quặng thành một phức hợp hòa tan có thể dễ dàng tách ra khỏi đá còn lại và các tạp chất khác. Cơ chế phản ứng bao gồm quá trình oxy hóa vàng bằng oxy, sau đó là quá trình phức hợp hóa vàng đã oxy hóa với các ion xyanua.

Phản ứng thế nucleophin

Ion xyanua (CN⁻) là chất ái nhân mạnh. Trong hóa học hữu cơ, chúng có thể tham gia vào các phản ứng thế ái nhân. Ví dụ, khi một alkyl halide (R - X, trong đó R là nhóm alkyl và X là halogen) phản ứng với natri xyanua trong dung môi aprotic như dimethyl sulfoxide (DMSO), phản ứng sau xảy ra:RX + NaCNR-CN + NaX

Ion xyanua tấn công nguyên tử cacbon liên kết với halogen, đẩy nguyên tử halogen ra trong phản ứng thế. Phản ứng này được sử dụng rộng rãi trong quá trình tổng hợp nitrile, là chất trung gian quan trọng trong quá trình sản xuất nhiều hợp chất hữu cơ như axit cacboxylic, amin và hợp chất vòng dị vòng.

Phản ứng với nước (Thủy phân)

Như đã đề cập trước đó, natri xyanua có thể phản ứng với nước trong phản ứng thủy phân. Khi có nước, ion xyanua có thể nhận proton từ nước để tạo thành ion hydro xyanua và hydroxide:CN-(dung dịch) + H2O(l) HCN (dung dịch) + OH-(dung dịch)

Phản ứng thủy phân này là phản ứng thuận nghịch và vị trí cân bằng phụ thuộc vào các yếu tố như độ pH và nhiệt độ. Trong dung dịch axit, cân bằng chuyển dịch theo hướng tạo thành khí hydro xyanua, trong khi trong dung dịch bazơ, ion xyanua chủ yếu vẫn ở dạng anion.