Xyanua

Xyanua là tên gọi các hóa chất cực độc có ion C≡N, gồm nguyên tử carbon kết hợp hóa trị 3 với một nguyên tử.

Nói cụ thể hơn thì xyanua chính là một anion CN-. Nhiều hợp chất hữu cơ có chứa xyanua với vai trò một nhóm chức năng, các hợp chất này được gọi là xyanua ankila theo danh pháp IUPAC (ví dụ, CH3CN theo IUPAC có tên acetonitrile hoặc ethanenitrile, tuy nhiên đôi khi nó được dán nhãn với cái tên thông thường là xyanua methyla).

Trong số các hợp chất xyanua, một số ở dạng khí, còn một số ở dạng rắn hoặc lỏng. Một vài hợp chất là phân tử hoặc ion và rất nhiều hợp chất là trùng hợp. Các hợp chất có thể giải phóng anion xyanua CN- là các hợp chất có độc tính rất cao.

Xyanua liên kết với các ion Kali (hay cation N atri), Hiđo tạo thành các hợp chất: Xyanua kali, xyanua hiđrô

• Xyanua kali, kali xyanua là tên gọi của một loại hợp chất hóa học không màu của kali có công thức KCN.

Nó có mùi giống như mùi quả hạnh nhân, có hình thức bề ngoài giống như đường và hòa tan nhiều trong nước.

Dễ dàng phản ứng với các axit để tạo thành axit xyanic là chất độc dễ bay hơi.

Từng được sử dụng trong công nghiệp tinh chế vàng (vì là một trong ít chất có khả năng tạo ra các phức chất của vàng hoà tan trong nước)

Là một chất kịch độc, gây chết người với liều lượng thấp.

• Hidro xyanua là tên gọi của một chất khí , khi tan vao trong nước sẽ tạo thành dung dịch axit xianhidric, có công thức HCN.

HCN là hợp chất cộng hoá trị như HCl , phân tử có cấu tạo đường thẳng với độ dài liên kết H-C là 1,05 angstrom = 1,05.10^8cm và liên kết C-N là 1,54 angstrom = 1,54.10^8cm.

HCN dạng lỏng là một chất lỏng không màu, có mùi khó chịu và dễ hóa rắn, dể bay hơi

HCN là chất hết sức độc, hàm lượng được phép ở trong không khí là dưới 0,0003 mg/l. Ngoài các đường hô hấp và tiêu hóa, HCN có thể đi vào cơ thể người ta bằng cách thấm qua da.

Độc tính của xyanua

• Xyanua kali:

Chỉ cần ăn nhầm từ 3 đến 4 mg chất này thì một người khỏe mạnh có thể mất ý thức trong vòng 10 giây đến 1 phút.

Sau khoảng 45 phút thì rơi vào trạng thái hôn mê và có thể tử vong sau khoảng 2 giờ nếu không có các biện pháp điều trị kịp thời

• Xyanua hidro:

Khi bị nhiễm độc nhẹ, người cảm thấy nhức đầu, nôn mửa, tim đập mạnh. Khi bị nhiễm độc nặng, người mất cảm giác, bị ngạt thở, có thể đi đến ngừng hô hấp và chết vì tim ngừng đập.

Có thể phát hiện khí HCN trong khí quyển nhờ khói thuốc lá, khi có mặt HCN khói thuốc lá sẽ trở nên cay.

Những trường hợp bị say hay chết vì ăn sắn là do trong sắn có một lượng rất nhỏ HCN.

Cơ chế gây độc

• Xyanua kali:

Kali xianua KCN là muối của axit xianhidric HCN.

Những phân tử của ion CN- giống nhiều với phản ứng của các ion halogenua, chẳng hạn như tạo nên với ion Ag+ kết tủa ít tan AgCN giống như ion Cl- tạo kết tủa ít tan AgCl. Hóa học phân tích định tính dựa vào phản ứng này để phát hiện ion CN-. Ion CN- không có màu nên các muối xianua nói chung không có màu.

Do có số electron bằng số electron của phân tử CO, có cặp electron tự do ở C, ion CN- cũng tạo nên nhiều phức chất bền với ion kim loại chuyển tiếp. Ví dụ như K2[M(CN)4] trong đó M là Ni, Pd và Pt hóa trị hai, những phức chất như K4[M(CN)6] trong đó M là Mn, Fe và Co hóa trị hai. Kiểu liên kết hóa học trong những phức chất này là tương tự với kiểu liên kết trong cacbonyl kim loại.

Khi có mặt oxi, ion CN- có thể tác dụng với vàng kim loại nhờ tạo thành phức chất tan:

4Au +8NaCN +2H2O +O2 -----> 4Na[Au(CN)2] + 4NaOH

Muối KCN cũng như HCN rất độc, tan nhiều trong nước.

Là muối của axit rất yếu, xianua bị thủy phân mạnh ở trong dung dịch:

-----KCN + H2O HCN + KOH

Cho nên dung dịch có phản ứng kiềm và có mùi của hiroxianua. Muối KCN ở trạng thái rắn, khi để trong không khí cũng có mùi hạnh nhân đặc trưng của HCN vì chúng bị phân hủy chậm bởi khí CO2 luôn luôn có mặt trong không khí:

-----KCN + CO2 + H2O -----> HCN + KHCO3

Nhiều muối xianua kim loại nặng không tan trong nước nhưng tan trong dung dịch xianua kim loại kiềm tạo thành phức chất:

-----Mn(CN)2 + 4KCN -----> K4[Mn(CN)6]

Những phức chất của xianua thường bền hơn phức chất của halogenua.

Muối xianua cũng như HCN đều có tính khử. Khi đun nóng dung dịch, muối KCN bị oxi trong không khí oxi hóa thành xianat:

-----2NaCN + O2 -----> 2NaCNO

Khi đun sôi, dung dịch xianua kết hợp với S tạo thành tioxianat:

-----KCN + S -----> KCNS

KCN cùng với NaCN được dùng nhiều vào việc khai thác vàng từ quặng

Phương pháp thường dùng để điều chế muối KCN là dùng cacbon khử cacbonat khi đun nóng

----- Na2CO3 + C + 2NH3 -----> 2NaCN + 3H2O

----- Na2CO3 + C + CaCN2 -----> 2NaCN + CaCO3

• Xyanua hidro:

• Hidro xianua tan trong nước, rượu và ete theo bất cứ tỉ lệ nào. Trong dung dịch nước, HCN là một axit (axit xianhidric) rất yếu, yếu hơn cả axit cacbonic. Trong dung dịch còn xảy ra phản ứng thủy phân axit tạo thành fomiat amoni:

Có thể phát hiện khí HCN trong khí quyển nhờ khói thuốc lá, khi có mặt HCN khói thuốc lá sẽ trở nên cay.

• Những trường hợp bị say hay chết vì ăn sắn là do trong sắn có một lượng rất nhỏ HCN.

HCN +2H2O -----> HCOONH4

Ở trạng thái khan và trạng thái dung dịch, hidroxianua chỉ bền khi có mặt một lượng nhỏ axit vô cơ làm chất ổn định. Nếu không có những chất đó, nó sẽ trùng hợp lại thành những sản phẩm rắn, màu đen và đôi khi có thể gây nổ.

Khi được đốt nóng trong không khí, HCN cháy cho ngọn lửa màu tím và tạo nên H2O, CO2 và N2:

4HCN +5O2 -----> 2H2O + 4CO2 + 2N2

Hidroxianua được dùng chủ yếu trong những tổng hợp hữu cơ. Nó được điều chế bằng cách đun nóng ở 500 oC và dưới áp suất một hỗn hợp gồm CO và NH3 với chất xúc tác là thori dioxit ThO2:

CO + NH3 -----> HCN + H2O

Trong phòng thí nghiệm, HCN có thể điều chế bằng cách nhỏ từng giọt dung dịch natri xianua NaCN xuống dung dịch axit sulfuric H2SO4 nóng và có nồng độ vừa phải:

---------- NaCN + H2SO4 -----> NaHSO4 + HCN

Một số cách, chất khử độc xyanua

• Đường glucô có khả năng làm chậm lại đáng kể quá trình gây độc của xyanua kali, đồng thời bảo vệ các tế bào bằng cách tạo liên kết hóa học với xyanua kali. Tuy nhiên Glucô không có khả năng giải độc.

• Khử xyanua ra khỏi nước thải

Việc sử dụng xyanua để xử lý quặng vàng đã gây hậu quả nghiêm trọng đến môi trường. Nước nhiễm độc xyanua từ các mỏ vàng đã chảy ra sông, hủy diệt các loài thủy sinh.

Giải pháp đơn giản để khử độc xyanua là sục không khí vào nước ô nhiễm xyanua. Nhờ đó mà nước được hấp thụ CO2 tạo ra H2CO3 axit cacbonic là loại axit yếu nhưng nó vẫn mạnh hơn axit HCN và như vậy nó sẽ đẩy HCN từ muối xyanua. HCN hoặc là bay hơi hay chuyển hóa thành HOCN ít độc hại hơn. Sau đó HOCN với sự có măt của oxy phân tử sẽ chuyển hóa hay thủy phân thành amoniăc và CO2:

HOCN + H2O -> CO2+ NH3

Từ hai phân tử NH3 và một phân tử CO2 sẽ tạo ra (NH4)2CO3 một phân tử CO2 dư sẽ hòa tan trong nước và lại chuyển ion xyanua thành HCN. Như vậy quá trình khử xyanua trong nước thải sẽ diễn ra rất thuận lợi do tự cấp đươc nguồn CO2. Để quá trình phản ứng diễn ra nhanh và có hiệu quả người ta phải sục không khí nén vào nước ô nhiễm.

Vì hàm lượng CO2 trong không khí thấp nên lúc đầu phản ứng tạo ra HCN diễn ra rất chậm chạp; tuy nhiên về sau do CO2 được tạo ra ngay trong quá trình khử xyanua nên phản ứng nói trên sẽ được duy trì. Sục khí nén vào nước ô nhiễm là việc tương đối dễ làm nhờ máy nén tuabin, các thiết bị chạy bằng thủy lực hay sức gió.

• Để khử xyanua ra khỏi vùng đất bị nhiễm bẩn người ta có thể sử dụng loại nấm Phanẹrochaete Chrysosporium