CYJANEK POTASU (KCN): WŁAŚCIWOŚCI, ZASTOSOWANIA, STRUKTURY, ZAGROŻENIA, - CHEMIA - 2026

Cyjanek potasu jest nieorganiczny związek składający się z jonu potasowego K ⁺ i jonu cyjankowego CN ^- . Jego wzór chemiczny to KCN. Jest to biała, krystaliczna substancja stała, niezwykle trująca.

KCN jest bardzo dobrze rozpuszczalny w wodzie, a po rozpuszczeniu hydrolizuje tworząc kwas cyjanowodorowy lub cyjanowodór HCN, który jest również bardzo trujący. Cyjanek potasu może tworzyć sole złożone ze złotem i srebrem, dlatego dawniej był używany do ekstrakcji tych metali szlachetnych z niektórych minerałów.

Stały cyjanek potasu KCN. morienus (przesłane przez de: Benutzer: BXXXD z de: wiki). Źródło: Wikimedia Commons.

KCN jest używany do powlekania tanich metali złotem i srebrem w procesie elektrochemicznym, czyli metodą, w której prąd elektryczny przepuszcza się przez roztwór zawierający sól złożoną z metalu szlachetnego, cyjanku i potasu.

Cyjanek potasu, ponieważ zawiera cyjanek, należy obchodzić się z nim bardzo ostrożnie, przy użyciu odpowiednich narzędzi. Nigdy nie należy go usuwać do środowiska, ponieważ jest również bardzo toksyczny dla większości zwierząt i roślin.

Badane są jednak metody usuwania cyjanku potasu z wód zanieczyszczonych jego niskimi stężeniami przy użyciu glonów pospolitych.

Struktura

KCN jest jonowy związek składający się z K ⁺ kation potasowy i CN ^- anionu cyjankowego . W tym atomie węgla jest połączony z atomem azotu potrójnym wiązaniem kowalencyjnym.

Struktura chemiczna cyjanku potasu KCN. Capaccio. Źródło: Wikimedia Commons.

W cyjanku potasu w stanie stałym anion CN ^- może się swobodnie obracać, dzięki czemu zachowuje się jak anion kulisty, w konsekwencji kryształ KCN ma strukturę sześcienną podobną do struktury chlorku potasu KCl.

Struktura krystaliczna KCN. Benjah-bmm27. Źródło: Wikimedia Commons.

Nomenklatura

- Cyjanek potasu

- Cyjanek potasu

- Cyjanopotas

Nieruchomości

Stan fizyczny

Białe krystaliczne ciało stałe. Sześcienne kryształy.

Waga molekularna

65,116 g / mol.

Temperatura topnienia

634,5 ° C

Temperatura wrzenia

1625 ° C

Gęstość

1,55 g / cm ³ w 20 ° C

Rozpuszczalność

Bardzo dobrze rozpuszczalny w wodzie: 716 g / L w 25 ° C i 100 g / 100 ml wody w 80 ° C Słabo rozpuszczalny w metanolu: 4,91 g / 100 g metanolu w 19,5 ° C. Bardzo słabo rozpuszczalny w etanolu: 0,57 g / 100 g etanolu w 19,5 ° C

pH

Wodny roztwór 6,5 g KCN w 1 l wody ma pH 11,0.

Stała hydrolizy

KCN jest bardzo dobrze rozpuszczalny w wodzie. Gdy się rozpuszcza, jon cyjanku CN ^- który pobiera proton H ⁺ z wody, tworząc kwas cyjanowodorowy HCN i uwalnia jon OH ^- pozostaje :

CN ^- + H ₂ O → HCN + OH ^-

Stała hydrolizy wskazuje tendencję, z jaką prowadzi się wspomnianą reakcję.

K _h = 2,54 x ^10-5

Wodne roztwory KCN uwalniają cyjanowodór HCN do środowiska po podgrzaniu powyżej 80 ° C.

Właściwości chemiczne

Nie jest łatwopalny, ale po podgrzaniu stałego KCN w celu rozkładu wydziela bardzo toksyczne gazy takie jak cyjanowodór HCN, tlenki azotu NO _x , tlenek potasu K ₂ O i tlenek węgla CO.

KCN reaguje z solami złota, tworząc aurocyjanek potasu KAu (CN) ₂ i aurocyjanek potasu KAu (CN) ₄ . Są to bezbarwne sole złożone. Wraz ze srebrnym metalem Ag, KCN tworzy argentocyjanek potasu KAg (CN) ₂ .

Jon cyjankowy KCN reaguje z niektórymi związkami organicznymi zawierającymi chlorowce (takimi jak chlor lub brom) i zajmuje ich miejsce. Na przykład reaguje z kwasem bromooctowym, dając kwas cyjanooctowy.

Inne właściwości

Jest higroskopijny, pochłania wilgoć z otoczenia.

Ma łagodny gorzki zapach migdałów, ale nie jest on wykrywany przez wszystkich ludzi.

Otrzymywanie

KCN wytwarza się w reakcji wodorotlenku potasu KOH w roztworze wodnym z cyjanowodorem HCN. Uzyskuje się go również przez ogrzewanie żelazocyjanku potasu K ₄ Fe (CN) ₆ :

K ₄ Fe (CN) ₆ → 4 KCN + 2 C + N ₂ ↑ + Fe

Zastosowanie w galwanizacji metali

Stosowany jest w procesie pokrywania metali o niskiej wartości złotem i srebrem. Jest to proces elektrolityczny, czyli energia elektryczna przepuszczana jest przez wodny roztwór z odpowiednimi solami.

Srebro

Do pokrywania tańszych metali srebrem (Ag) _stosuje się argentocyjanek potasu KAg (CN) ₂ .

Są one umieszczane w wodnym roztworze argentocyjanku potasu KAg (CN) ₂ , gdzie anoda lub biegun dodatni to sztabka czystego srebra (Ag), a katoda lub biegun ujemny to tani metal, który chcesz pokryć srebrem.

Gdy prąd elektryczny przepływa przez roztwór, srebro osadza się na innym metalu. W przypadku stosowania soli cyjankowych warstwa srebra jest osadzana w drobniejszy, bardziej zwarty i przyczepny sposób niż w roztworach innych związków.

Niektóre elementy biżuterii są platerowane srebrem przy użyciu soli KCN. Autor: StockSnap. Źródło: Pixabay.

Złoto

Podobnie w przypadku złota (Au), aurocyjanek potasu KAu (CN) ₂ i aurocyjanek potasu KAu (CN) ₄ są stosowane do elektrolitycznego złocenia innych metali.

Pozłacane złącza elektryczne, ewentualnie z użyciem soli KCN. Cjp24. Źródło: Wikimedia Commons.

Inne zastosowania

Oto kilka innych zastosowań cyjanku potasu.

- Do przemysłowego procesu hartowania stali poprzez azotowanie (dodanie azotu).

- Do czyszczenia metali.

- W procesach drukarskich i fotograficznych.

- Dawniej był używany do ekstrakcji złota i srebra z minerałów, które je zawierają, ale później został zastąpiony przez cyjanek sodu NaCN, który jest tańszy, choć równie toksyczny.

- Jako środek owadobójczy do fumigacji drzew, łodzi, wagonów i magazynów.

- Jako odczynnik w chemii analitycznej, czyli do wykonywania analiz chemicznych.

- Do przygotowania innych związków chemicznych, takich jak barwniki i barwniki.

Wydobywanie złota w Republice Południowej Afryki w 1903 roku przy użyciu KCN, co spowodowało śmiertelne zanieczyszczenie otaczającego środowiska. Argyll, John Douglas Sutherland Campbell, Duke of, 1845-1914; Creswicke, Louis. Źródło: Wikimedia Commons.

Ryzyka

KCN to bardzo trujący związek dla zwierząt oraz większości roślin i mikroorganizmów. Jest klasyfikowany jako super toksyczny. Jest śmiertelny nawet w bardzo małych ilościach.

Jego szkodliwe działanie może nastąpić w przypadku wdychania, kontaktu ze skórą lub oczami lub spożycia. Hamuje wiele procesów metabolicznych, zwłaszcza białka krwi, które biorą udział w transporcie tlenu, takie jak hemoglobina.

Wpływa na narządy lub układy najbardziej wrażliwe na niedobór tlenu, takie jak ośrodkowy układ nerwowy (mózg), układ sercowo-naczyniowy (serce i naczynia krwionośne) oraz płuca.

Cyjanek potasu jest trucizną. Autor: Clker-Free-Vector-Images. Źródło: Pixabay.

Mechanizm akcji

KCN zakłóca zdolność organizmu do korzystania z tlenu.

Jon cyjankowy CN ^- z KCN ma wysokie powinowactwo do jonu żelaza Fe ³⁺ , co oznacza, że ​​wchłaniany cyjanek szybko reaguje z Fe ³⁺ we krwi i tkankach.

W ten sposób uniemożliwia oddychanie komórkom, które wchodzą w stan braku tlenu, ponieważ chociaż próbują oddychać, nie mogą go używać.

Następnie następuje przemijający stan hiperapnei (wstrzymanie oddechu) i ból głowy, a na końcu śmierć z powodu zatrzymania oddechu.

Dodatkowe zagrożenia

Po podgrzaniu wydziela bardzo toksyczne gazy, takie jak HCN, tlenki azotu NO _x , tlenek potasu K ₂ O i tlenek węgla CO.

W kontakcie z wilgocią uwalnia HCN, który jest wysoce łatwopalny i bardzo toksyczny.

KCN jest również bardzo trujący dla organizmów wodnych. Nigdy nie należy usuwać go do środowiska, ponieważ może dojść do skażenia wód, w których żyją zwierzęta i ryby.

Istnieją jednak bakterie wytwarzające cyjanek, takie jak Chromobacterium violaceum i niektóre gatunki Pseudomonas.

Ostatnie badania

Naukowcy odkryli, że zielone algi Chlorella vulgaris mogą być stosowane do uzdatniania wody zanieczyszczonej cyjankiem potasu KCN w niskich stężeniach.

Alga była w stanie skutecznie usunąć KCN, ponieważ w niewielkich ilościach stymulował wzrost glonów, ponieważ aktywował wewnętrzny mechanizm przeciwdziałający toksyczności KCN.

Oznacza to, że algi Chlorella vulgaris mają potencjał usuwania cyjanku i można by zaprojektować skuteczną metodę biologicznego oczyszczania zanieczyszczeń cyjankami.

Obraz alg Chlorella vulgaris obserwowany pod mikroskopem. ja: Użytkownik: NEON / Użytkownik: NEON_ja. Źródło: Wikimedia Commons.

Bibliografia

1. Amerykańska Narodowa Biblioteka Medyczna. (2019). Cyjanek potasu. Narodowe Centrum Informacji Biotechnologicznej. Odzyskany z pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Coppock, RW (2009). Zagrożenia dla dzikiej przyrody ze strony agentów broni chemicznej. W Handbook of Toxicology of Chemical Warfare Agents. Odzyskany z sciencedirect.com.
3. Liu, Q. (2017). Ocena usuwania cyjanku potasu i jego toksyczności w algach zielonych (Chlorella vulgaris). Bull Environ Contam Toxicol. 2018; 100 (2): 228-233. Odzyskany z ncbi.nlm.nih.gov.
4. Narodowy Instytut Bezpieczeństwa i Higieny Pracy (NIOSH). (2011). Cyjanek potasu: środek ogólnoustrojowy. Odzyskany z cdc.gov.
5. Alvarado, LJ i in. (2014). Wykrywanie, struktura i funkcja Riboswitch. Synteza uracylu. W Metodach Enzymologii. Odzyskany z sciencedirect.com.