ACIDO CIANIDRICO: STRUTTURA MOLECOLARE, PROPRIETÀ, USI - CHIMICA - 2026

L' acido cianidrico o acido cianidrico è un composto organico la cui formula chimica è HCN. È anche noto come metanonitrile o formonitrile e, fino a diversi anni fa, acido prussico, sebbene questo sia in realtà un altro composto.

L'acido cianidrico è un gas estremamente velenoso e incolore che si ottiene trattando i cianuri con acidi. Questo acido si trova all'interno del seme delle pesche, noto anche in molti luoghi come pesche.

Semi di pesca, che contiene acido cianidrico o acido cianidrico, HCN. An.ha. Fonte: Wikipedia Commons.

A una temperatura ambiente inferiore a 25 ºC è un liquido e al di sopra di tale temperatura è un gas. In entrambi i casi è estremamente tossico per gli esseri umani, gli animali e anche la maggior parte dei microrganismi non acclimatati ad esso. È un buon solvente per gli ioni. È molto instabile in quanto tende a polimerizzare facilmente.

Si trova nel regno vegetale inglobato nelle molecole di alcuni glicosidi, perché quando questi vengono idrolizzati dagli enzimi della pianta si ottengono HCN, glucosio e benzaldeide.

Questi glicosidi si trovano nei semi di alcuni frutti come pesche, albicocche, ciliegie, prugne e nelle mandorle amare, quindi non dovrebbero mai essere ingeriti.

Si trova anche nei glicosidi vegetali come alcuni tipi di sorgo. Inoltre, alcuni batteri lo producono durante il loro metabolismo. Viene utilizzato principalmente nella produzione di polimeri e in alcuni processi metallurgici.

L'HCN è un veleno mortale per inalazione, ingestione e contatto. È presente nel fumo di sigaretta e nel fumo degli incendi di plastiche e materiali che contengono carbonio e azoto. È considerato un inquinante atmosferico perché prodotto durante la combustione di materiale organico in vaste aree del pianeta.

Struttura molecolare e configurazione elettronica

Il cianuro di idrogeno o acido cianidrico è un composto molecolare covalente con un atomo di idrogeno, un carbonio e un atomo di azoto.

L'atomo di carbonio e l'atomo di azoto condividono 3 coppie di elettroni, quindi formano un triplo legame. L'idrogeno è legato al carbonio, che con questo legame ha la sua valenza di quattro e il suo intero byte di elettroni.

L'azoto ha una valenza di cinque e per completare il suo ottetto ha una coppia di elettroni spaiati o solitari situati lateralmente.

L'HCN è quindi una molecola completamente lineare, con una coppia spaiata di elettroni situati lateralmente sull'azoto.

Rappresentazione di Lewis dell'acido cianidrico, in cui si osservano gli elettroni condivisi in ciascun legame e la coppia di elettroni solitari dell'azoto. Autore: Marilú Stea.

Struttura dell'acido cianidrico o acido cianidrico in cui si osserva il triplo legame tra carbonio e azoto. Autore: Marilú Stea.

Nomenclatura

- Acido cianidrico

- Acido cianidrico

- Metanonitrile

- Formonitrile

- Acido cianidrico

Proprietà

Stato fisico

Al di sotto di 25,6 ºC, se è anidro e stabilizzato, è un liquido incolore o azzurro pallido, molto instabile e tossico. Se è superiore a quella temperatura, è un gas incolore estremamente velenoso.

Peso molecolare

27,03 g / mol

Punto di fusione

-13,28 ºC

Punto di ebollizione

25,63 ºC (notare che bolle appena sopra la temperatura ambiente).

Punto d'infiammabilità

-18 ºC (metodo a vaso chiuso)

Temperatura di autoaccensione

538 ºC

Densità

0,6875 g / cm ³ a 20 ºC

solubilità

Completamente miscibile con acqua, alcool etilico ed etere etilico.

Costante di dissociazione

K = 2,1 x ^10-9

pK _a = 9.2 (è un acido molto debole)

Alcune proprietà chimiche

HCN ha una costante dielettrica molto elevata (da 107 a 25 ºC). Questo perché le sue molecole sono molto polari e si associano tramite legami idrogeno, come nel caso dell'acqua H ₂ O.

Poiché ha una costante dielettrica così elevata, l'HCN risulta essere un buon solvente ionizzante.

L'HCN liquido anidro è molto instabile, tende a polimerizzare violentemente. Per evitare ciò, vengono aggiunti stabilizzanti, come una piccola percentuale di H ₂ SO ₄ .

In soluzione acquosa e in presenza di ammoniaca e alta pressione forma adenina, un composto che fa parte del DNA e dell'RNA, cioè una molecola biologicamente importante.

È un acido molto debole, poiché la sua costante di ionizzazione è molto piccola, quindi ionizza solo parzialmente in acqua, dando l'anione cianuro CN ^- . Forma sali con le basi ma non con i carbonati.

Le sue soluzioni acquose non protette dalla luce si decompongono lentamente generando formiato di ammonio HCOONH ₄ .

In soluzione ha un debole odore di mandorla.

corrosività

Poiché è un acido debole, generalmente non è corrosivo.

Tuttavia, le soluzioni acquose di HCN che contengono acido solforico come stabilizzante attaccano fortemente l'acciaio a temperature superiori a 40 ºC e l'acciaio inossidabile a temperature superiori a 80 ºC.

Inoltre, soluzioni acquose diluite di HCN possono causare stress all'acciaio al carbonio anche a temperatura ambiente.

Può anche attaccare alcuni tipi di gomme, plastiche e rivestimenti.

Posizione nella natura

Si trova relativamente abbondante nel regno vegetale come parte dei glicosidi.

Ad esempio, è generato dall'amigdalina C ₆ H ₅ -CH (-CN) -O-Glucosio-O-Glucosio, un composto presente nelle mandorle amare. L'amigdalina è un beta-glucoside cianogeno, poiché idrolizzato forma due molecole di glucosio, una di benzaldeide e una di HCN. L'enzima che li rilascia è la beta-glucossidasi.

L'amigdalina si trova nei semi di pesche, albicocche, mandorle amare, ciliegie e prugne.

Alcuni tipi di piante di sorgo contengono il glucoside cianogeno chiamato durrin (cioè, p-idrossi- (S) -mandelonitrile-beta-D-glucoside). Questo composto può essere degradato mediante un'idrolisi enzimatica in due fasi.

In primo luogo, l'enzima durrinasi che è endogeno nelle piante di sorgo lo idrolizza in glucosio e p-idrossi- (S) -mandelonitrile. Quest'ultimo viene quindi rapidamente convertito in HCN libero e p-idrossibenzaldeide.

Pianta di sorgo con un alto contenuto di durrin. Nessun autore leggibile dalla macchina fornito. Supponeva Pethan (in base alle rivendicazioni sul copyright). . Fonte: Wikipedia Commons.

L'HCN è responsabile della resistenza delle piante di sorgo a parassiti e agenti patogeni.

Ciò è spiegato dal fatto che la durrin e l'enzima durrinasi hanno posizioni diverse in queste piante, e vengono a contatto solo quando i tessuti vengono feriti o distrutti, rilasciando l'HCN e proteggendo la pianta dalle infezioni che potrebbero penetrare attraverso la parte lesa .

Molecola di durina in cui si osserva il triplo legame CN, che per idrolisi enzimatica produce HCN. Edgar181. Fonte: Wikipedia Commons.

Inoltre, alcuni batteri patogeni umani come Pseudomonas aeruginosa e P. gingivalis lo producono durante la loro attività metabolica.

applicazioni

Nella preparazione di altri composti chimici e polimeri

L'utilizzo che coinvolge la maggior parte dell'HCN prodotto a livello industriale è la preparazione di intermedi per la sintesi organica.

Viene utilizzato nella sintesi dell'adiponitrile NC- (CH ₂ ) ₄ -CN, che viene utilizzato per preparare il nylon o il nylon, una poliammide. Viene anche utilizzato per preparare acrilonitrile o cianoetilene CH ₂ = CH-CN, utilizzato per preparare fibre acriliche e plastiche.

Il suo derivato cianuro di sodio NaCN viene utilizzato per il recupero dell'oro nell'estrazione di questo metallo.

Un altro dei suoi derivati, il cloruro di cianogeno ClCN, viene utilizzato per le formule di pesticidi.

L'HCN viene utilizzato per la preparazione di agenti chelanti come l'EDTA (etilendiammina-tetraacetato).

Viene utilizzato per la produzione di ferrocianuri e alcuni prodotti farmaceutici.

Vari usi

Il gas HCN è stato utilizzato come insetticida, fungicida e disinfettante, per la fumigazione di navi ed edifici. Anche per fumigare mobili per ripristinarli.

L'HCN è stato utilizzato nella lucidatura dei metalli, nell'elettrodeposizione dei metalli, nei processi fotografici e nei processi metallurgici.

A causa della sua tossicità estremamente elevata, è stato designato come agente di guerra chimica.

In agricoltura

È stato utilizzato come erbicida e pesticida nei frutteti. È stato utilizzato per controllare le squame e altri patogeni sugli alberi di agrumi, ma alcuni di questi parassiti sono diventati resistenti all'HCN.

È stato utilizzato anche per la fumigazione dei silos di grano. L'HCN gassoso preparato in loco è stato utilizzato nella fumigazione dei chicchi di grano per preservarli da parassiti come insetti, funghi e roditori. Per questo utilizzo è fondamentale che i semi da fumigare tollerino l'agente pesticida.

I test sono stati effettuati spruzzando i semi di grano con HCN ed è stato riscontrato che non influisce negativamente sul loro potenziale di germinazione, anzi sembra favorirlo.

Tuttavia, dosi elevate di HCN possono ridurre significativamente la lunghezza delle piccole foglie che germogliano dal seme.

D'altra parte, poiché si tratta di un potente nematocida e che alcune piante di sorgo lo hanno nei loro tessuti, si sta studiando il potenziale delle piante di sorgo da utilizzare come concime verde biocida.

Il suo utilizzo servirebbe a migliorare i terreni, sopprimere le erbe infestanti e controllare malattie e danni causati dai nematodi fitoparassiti.

rischi

Per gli esseri umani, l'HCN è un veleno letale per tutte le vie: inalazione, ingestione e contatto.

Autore: Clker-Free-Vector-Images. Fonte: Pixabay.

L'inalazione può essere fatale. Si stima che circa il 60-70% della popolazione possa rilevare l'odore di mandorla amara dell'HCN quando è in aria a una concentrazione di 1-5 ppm.

Ma c'è un 20% della popolazione che non può rilevarlo nemmeno a concentrazioni letali perché geneticamente incapace di farlo.

Ingerito è un veleno ad azione acuta e immediata.

Se le loro soluzioni vengono a contatto con la pelle, il cianuro associato può essere letale.

L'HCN è presente nel fumo di sigaretta e in quello generato dalla combustione di materie plastiche contenenti azoto.

Meccanismo di azione letale all'interno del corpo

È un asfissiatore chimico ed è rapidamente tossico, portando spesso alla morte. Entrando nel corpo, si lega ai metalloenzimi (enzimi che contengono uno ione metallico), inattivandoli. È un agente tossico per vari organi del corpo umano

Il suo principale effetto tossico consiste nell'inibizione della respirazione cellulare, poiché disattiva un enzima che influenza la fosforilazione nei mitocondri, che sono organelli che intervengono, tra l'altro, nella funzione respiratoria delle cellule.

Rischio di fumo di sigaretta

L'HCN è presente nel fumo di sigaretta.

Sebbene molte persone conoscano l'effetto avvelenante dell'HCN, poche persone si rendono conto di essere esposte ai suoi effetti nocivi attraverso il fumo di sigaretta.

L'HCN è una delle cause dell'inibizione di diversi enzimi respiratori cellulari. La quantità di HCN presente nel fumo di sigaretta ha un effetto particolarmente dannoso sul sistema nervoso.

I livelli di HCN nel fumo di sigaretta sono stati riportati tra 10 e 400 μg per sigaretta per il fumo inalato direttamente e tra 0,006 e 0,27 μg / sigaretta per l'inalazione secondaria (fumo passivo). L'HCN produce effetti tossici da 40 µM in poi.

Autore: Alexas Fotos. Fonte: Pixabay.

Quando viene inalato, entra rapidamente nel flusso sanguigno, dove viene rilasciato nel plasma o si lega all'emoglobina. Una piccola parte viene convertita in tiocianato e viene escreta nelle urine.

Rischi di riscaldamento HCN

L'esposizione prolungata al calore di HCN liquido in contenitori chiusi può causare la rottura violenta inaspettata dei contenitori. Può polimerizzare in modo esplosivo a 50-60ºC in presenza di tracce di alcali e in assenza di inibitori.

Presenza di HCN nel fumo dell'incendio

L'HCN viene rilasciato durante la combustione di polimeri contenenti azoto, come lana, seta, poliacrilonitrili e nylon, tra gli altri. Questi materiali sono presenti nelle nostre case e nella maggior parte dei luoghi dell'attività umana.

Per questo motivo, durante gli incendi l'HCN può potenzialmente essere causa di morte per inalazione.

Inquinante dell'atmosfera

L'HCN è un inquinante della troposfera. È resistente alla fotolisi e in condizioni atmosferiche ambientali non subisce idrolisi.

I radicali idrossil OH • prodotti fotochimicamente possono reagire con l'HCN, ma la reazione è molto lenta, quindi l'emivita dell'HCN nell'atmosfera è di 2 anni.

Quando la biomassa, in particolare la torba, viene bruciata, l'HCN viene rilasciato nell'atmosfera e anche durante le attività industriali. Tuttavia, la combustione della torba è da 5 a 10 volte più inquinante rispetto alla combustione di altri tipi di biomassa.

Alcuni ricercatori hanno scoperto che le alte temperature e la siccità causate dal fenomeno El Niño in alcune aree del pianeta esacerbano gli incendi stagionali in aree con un alto contenuto di materia vegetale decomposta.

Autore: Steve Buissinne. Fonte: Pixabay.

Ciò porta a un'intensa combustione della biomassa nelle stagioni secche.

Questi eventi sono la fonte di alte concentrazioni di HCN nella troposfera, che vengono infine trasportate nella bassa stratosfera, rimanendo per un tempo molto lungo.

Riferimenti

1. Cotton, F. Albert e Wilkinson, Geoffrey. (1980). Chimica inorganica avanzata. Quarta edizione. John Wiley & Sons.
2. Biblioteca nazionale di medicina degli Stati Uniti. (2019). Acido cianidrico. Recupero da pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
3. Gidlow, D. (2017). Acido cianidrico: un aggiornamento. Medicina del lavoro 2017; 67: 662-663. Recupero da ncbi.nlm.nih.gov.
4. Enciclopedia scientifica di Van Nostrand. (2005). Acido cianidrico. 9 ^° Recupero da onlinelibrary.wiley.com.
5. Ren, Y.-L. et al. (millenovecentonovantasei). Effetto del cianuro di idrogeno e del solfuro di carbonile sulla germinazione e sul vigore della plumula del grano. Pestic. Sci.1996, 47, 1-5. Recupero da onlinelibrary.wiley.com.
6. De Nicola, GR et al. (2011). Un semplice metodo analitico per la valutazione del contenuto di Dhurrin in piante cianogeniche per il loro utilizzo nei foraggi e nella biofumigazione. J. Agric. Food Chem.2011, 59, 8065-8069. Recuperato da pubs.acs.org.
7. Sheese, PE et al. (2017). Un miglioramento globale del cianuro di idrogeno nella bassa stratosfera per tutto il 2016. Geophys. Res. Lett., 44, 5791-5797. Recupero da agupubs.onlinelibrary.wiley.com.
8. Surleva, AR e Drochioiu, G. (2013). Visualizzazione del rischio di fumo: una semplice determinazione spettrofotometrica dell'idrogeno cianuro nel fumo di sigaretta e nei filtri. J. Chem. Educ.2013, 90, 1654-1657. Recuperato da pubs.acs.org.
9. Alarie, Y. et al. (1990). Ruolo del cianuro di idrogeno nelle morti umane nel fuoco. In Fire and Polymers. Capitolo 3. Serie di simposi ACS. Recuperato da pubs.acs.org.