Նատրիումի ցիանիդ. Քիմիական հատկություններ և ռեակցիայի մեխանիզմներ

ներածություն

Նատրիում ցիանիդ (NaCN) քիմիական միացություն է, որն ունի և՛ արդյունաբերական կիրառություն, և՛ անվտանգության զգալի հետևանքներ՝ իր խիստ թունավոր բնույթի պատճառով: Հասկանալով դրա Քիմիական հատկություններ և արձագանքման մեխանիզմները կարևոր նշանակություն ունեն անվտանգ շահագործման, արդյունաբերական օգտագործման և շրջակա միջավայրի պաշտպանության համար: Այս հոդվածը նպատակ ունի ներկայացնելու քիմիական բնութագրերի և ռեակցիայի ուղիների համապարփակ ակնարկ Նատրիումի ցիանիդ.

Նատրիումի ցիանիդի քիմիական հատկությունները

Ֆիզիկական տեսքը

Նատրիումի ցիանիդը սպիտակ, բյուրեղային պինդ է սենյակային ջերմաստիճանում։ Այն ունի խորանարդ բյուրեղային կառուցվածք և հաճախ հայտնվում է փոքր, առանց հոտի (չոր դեպքում) հատիկների կամ փոշու տեսքով: Այնուամենայնիվ, խոնավության կամ թթուների հետ շփվելիս այն կարող է ազատել ջրածնի ցիանիդ գազը, որն ունի հստակ, դառը նուշի հոտ: Կարևոր է նշել, որ ոչ բոլորն են կարողանում հայտնաբերել այս հոտը, քանի որ այն հոտոտելու ունակությունը գենետիկորեն պայմանավորված է:

լուծելիություն

NaCN-ը շատ լուծելի է ջրում։ Երբ այն լուծվում է ջրի մեջ, այն տարանջատվում է նատրիումի իոնների (Na⁺) և ցիանիդ իոնների (CN⁻)՝ համաձայն հետևյալ հավասարման.

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

Ջրի մեջ այս բարձր լուծելիությունը այն դարձնում է պոտենցիալ բնապահպանական վտանգ, քանի որ այն հեշտությամբ կարող է աղտոտել ջրի աղբյուրները: Այն նաև լուծելի է որոշ բևեռային օրգանական լուծիչներում, ինչպիսիք են մեթանոլը և էթանոլը:

Կայունություն

Նատրիումի ցիանիդը համեմատաբար կայուն է նորմալ պայմաններում։ Սակայն այն զգայուն է ջերմության, խոնավության և թթուների նկատմամբ։ Տաքացնելիս այն կարող է քայքայվել՝ անջատելով խիստ թունավոր ջրածնի ցիանիդ գազ։ Թթուների առկայության դեպքում նույնիսկ թույլ թթուները, ինչպիսիք են՝ Բնածուխածխաթթու գազ (որը առաջանում է, երբ ածխաթթու գազը լուծվում է ջրում), տեղի է ունենում հետևյալ ռեակցիան.NaCN + H2O + CO2 → NaHCO3 + HCN↑

Այս ռեակցիան ընդգծում է պահպանման կարևորությունը Նատրիումի ցիանիդ չոր, զով տեղում թթվային նյութերից հեռու:

Նատրիումի ցիանիդի ռեակցիայի մեխանիզմները

Ռեակցիան մետաղների հետ

Նատրիումի ցիանիդը հայտնի է մետաղների հետ բարդույթներ ստեղծելու ունակությամբ: Ամենատարածված կիրառություններից մեկը հանքարդյունաբերության մեջ դրանց հանքաքարերից ոսկու և արծաթի արդյունահանումն է: Թթվածնի և ջրի առկայության դեպքում. նատրիումի ցիանիդ արձագանքում է հանքաքարի ոսկու հետ (Au)՝ առաջացնելով լուծելի ոսկի-ցիանիդ համալիր: Ընդհանուր ռեակցիան կարող է ներկայացվել հետևյալ կերպ.

4Au+8NaCN+O2+2H2O→4Na[Au(CN)2]+ 4NaOH

Այս ռեակցիայի ժամանակ ցիանիդի իոնները կոորդինացվում են ոսկու ատոմների հետ՝ վերածելով հանքաքարի չլուծվող ոսկին լուծվող համալիրի, որը հեշտությամբ կարելի է առանձնացնել մնացած ապարներից և այլ կեղտերից։ Ռեակցիայի մեխանիզմը ներառում է ոսկու օքսիդացում թթվածնով, որին հաջորդում է օքսիդացված ոսկու կոմպլեքսավորումը ցիանիդային իոններով։

Նուկլեոֆիլային փոխարինման ռեակցիաներ

Ցիանիդ իոնները (CN-) ուժեղ նուկլեոֆիլներ են։ Օրգանական քիմիայում նրանք կարող են մասնակցել նուկլեոֆիլային փոխարինման ռեակցիաներին։ Օրինակ, երբ ալկիլ հալոգենիդը (R - X, որտեղ R-ը ալկիլ խումբ է, իսկ X-ը՝ հալոգեն) արձագանքում է նատրիումի ցիանիդի հետ ապրոտիկ լուծիչում, ինչպիսին է դիմեթիլ սուլֆօքսիդը (DMSO), տեղի է ունենում հետևյալ ռեակցիան.RX + NaCNR-CN + NaX

Ցիանիդ իոնը հարձակվում է հալոգենի հետ կապված ածխածնի ատոմի վրա՝ փոխարինող ռեակցիայի ժամանակ փոխարինելով հալոգենի ատոմը։ Այս ռեակցիան լայնորեն օգտագործվում է նիտրիլների սինթեզում, որոնք կարևոր միջանկյալ նյութեր են տարբեր օրգանական միացությունների արտադրության մեջ, ինչպիսիք են կարբոքսիլաթթուները, ամինները և հետերոցիկլիկ միացությունները:

Ջրի հետ ռեակցիա (հիդրոլիզ)

Ինչպես նշվեց ավելի վաղ, նատրիումի ցիանիդը կարող է արձագանքել ջրի հետ հիդրոլիզի ռեակցիայի ժամանակ: Ջրի առկայության դեպքում ցիանիդ իոնը կարող է ջրից պրոտոն ընդունել՝ առաջացնելով ջրածնի ցիանիդ և հիդրօքսիդ իոններ.CN-(aq) + H2O(l) HCN (aq) + OH-(aq)

Այս հիդրոլիզի ռեակցիան շրջելի է, և հավասարակշռության դիրքը կախված է այնպիսի գործոններից, ինչպիսիք են pH-ը և ջերմաստիճանը: Թթվային լուծույթներում հավասարակշռությունը փոխվում է դեպի ջրածնի ցիանիդ գազի ձևավորում, մինչդեռ հիմնական լուծույթներում ցիանիդ իոնը հիմնականում մնում է իր անիոնային ձևով: