سیانید سدیم: خواص شیمیایی و مکانیسم های واکنش

معرفی

سدیم سیانید (NaCN) یک ترکیب شیمیایی است که به دلیل ماهیت بسیار سمی، هم کاربردهای صنعتی دارد و هم پیامدهای ایمنی قابل توجهی دارد. درک آن خواص شیمیایی و مکانیسم های واکنش برای جابجایی ایمن، استفاده صنعتی و حفاظت از محیط زیست بسیار مهم است. هدف این مقاله ارائه یک مرور کلی از خصوصیات شیمیایی و مسیرهای واکنش است سیانید سدیم.

خواص شیمیایی سیانور سدیم

ظاهر فیزیکی

سیانید سدیم یک جامد سفید و کریستالی در دمای اتاق است. ساختار بلوری مکعبی دارد و اغلب به صورت گرانول یا پودر کوچک و بدون بو (در صورت خشک شدن) ظاهر می شود. با این حال، در تماس با رطوبت یا اسیدها، می تواند گاز سیانید هیدروژن را آزاد کند که بوی بادام تلخ و مشخصی دارد. توجه به این نکته مهم است که همه نمی توانند این بو را تشخیص دهند، زیرا توانایی بوییدن آن به طور ژنتیکی تعیین می شود.

قابلیت حل

NaCN در آب بسیار محلول است. هنگامی که در آب حل می شود، طبق معادله زیر به یون های سدیم (Na+) و یون سیانید (CN-) تجزیه می شود:

NaCN(ها) H2O، Na+(aq) Na+ (aq) + CN-(aq)

این حلالیت بالا در آب آن را به یک خطر بالقوه محیطی تبدیل می کند زیرا می تواند به راحتی منابع آب را آلوده کند. همچنین در برخی از حلال های آلی قطبی مانند متانول و اتانول محلول است.

ثبات

سیانید سدیم در شرایط عادی نسبتاً پایدار است. با این حال، به گرما، رطوبت و اسیدها حساس است. در صورت گرم شدن، می‌تواند تجزیه شود و گاز بسیار سمی سیانید هیدروژن آزاد کند. در حضور اسیدها، حتی اسیدهای ضعیف مانند کربناسید سیتریک (که از حل شدن دی اکسید کربن در آب تشکیل می‌شود)، واکنش زیر رخ می‌دهد:NaCN + H2O + CO2 → NaHCO3 + HCN↑

این واکنش اهمیت ذخیره سازی را برجسته می کند سیانید سدیم در جای خشک و خنک و دور از مواد اسیدی.

مکانیسم های واکنش سیانید سدیم

واکنش با فلزات

سیانید سدیم به دلیل توانایی آن در تشکیل کمپلکس با فلزات شناخته شده است. یکی از رایج ترین کاربردها در استخراج طلا و نقره از سنگ معدن آنها در صنعت معدن است. در حضور اکسیژن و آب، سیانید سدیم با طلا (Au) در سنگ معدن واکنش می دهد و یک مجتمع طلا - سیانید محلول تشکیل می دهد. واکنش کلی را می توان به صورت زیر نشان داد:

4Au+8NaCN+O2+2H2O→4Na[Au(CN)2]+ 4NaOH

در این واکنش، یون‌های سیانید با اتم‌های طلا هماهنگ می‌شوند و طلای نامحلول موجود در سنگ معدن را به یک مجتمع محلول تبدیل می‌کنند که می‌تواند به راحتی از سنگ باقی‌مانده و سایر ناخالصی‌ها جدا شود. مکانیسم واکنش شامل اکسیداسیون طلا توسط اکسیژن و به دنبال آن کمپلکس شدن طلای اکسید شده با یون های سیانید است.

واکنش های جانشینی هسته دوست

یون های سیانید (CN-) هسته دوست های قوی هستند. در شیمی آلی، آنها می توانند در واکنش های جایگزینی هسته دوست شرکت کنند. به عنوان مثال، هنگامی که یک آلکیل هالید (R - X، که در آن R یک گروه آلکیل و X یک هالوژن است) با سیانید سدیم در یک حلال آپروتیک مانند دی متیل سولفوکسید (DMSO) واکنش می دهد، واکنش زیر رخ می دهد:RX + NaCNR-CN + NaX

یون سیانید به اتم کربن متصل به هالوژن حمله می کند و در یک واکنش جایگزینی، اتم هالوژن را جابجا می کند. این واکنش به طور گسترده ای در سنتز نیتریل ها استفاده می شود که واسطه های مهم در تولید ترکیبات آلی مختلف مانند اسیدهای کربوکسیلیک، آمین ها و ترکیبات هتروسیکلیک هستند.

واکنش با آب (هیدرولیز)

همانطور که قبلا ذکر شد، سیانید سدیم می تواند در یک واکنش هیدرولیز با آب واکنش دهد. در حضور آب، یون سیانید می‌تواند یک پروتون از آب بپذیرد و یون‌های هیدروژن سیانید و هیدروکسید را تشکیل دهد:CN-(aq) + H2O(l) HCN (aq) + OH-(aq)

این واکنش هیدرولیز برگشت پذیر است و موقعیت تعادل به عواملی مانند pH و دما بستگی دارد. در محلول های اسیدی، تعادل به سمت تشکیل گاز سیانید هیدروژن تغییر می کند، در حالی که در محلول های بازی، یون سیانید عمدتاً به شکل آنیونی خود باقی می ماند.