Циан (вещество)

Шаблон:Другие значения Шаблон:Изомеры Циа́н (дициа́н, цианоге́н, устар. синерод), (Шаблон:Химическая формула)₂ — динитрил щавелевой кислоты, бесцветный чрезвычайно токсичный и огнеопасный газ с резким неприятным запахом; температура плавления Шаблон:Math = −27,8 °C; температура кипения Шаблон:Math = −21,15 °C; ограниченно растворим в воде, лучше — в спирте, диэтиловом эфире, уксусной кислоте.

Химические свойства

При длительном нагревании (400 °C) превращается в аморфный полимер — парациан (CN)Шаблон:Math: (Шаблон:Math = 2000—3000), который при 800 °C полностью деполимеризуется. Для циана характерны т. н. псевдогалогенные свойства: подобно галогенам (хлор, бром) он взаимодействует с водными растворами щелочей:

$\mathsf{(}𝖢𝖭{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖪𝖮𝖧\mathsf{\to }𝖪𝖢𝖭\mathsf{+}𝖪𝖢𝖭𝖮\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

Горит на воздухе пламенем светло-фиолетового цвета. При сгорании в чистом кислороде температура пламени может превышать 4500 °C.

$\mathsf{(}𝖢𝖭{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }\mathrm{𝟤}𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }\mathsf{+}{𝖭}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }$

Получение

• Получают в промышленности каталитическим окислением синильной кислоты:

• кислородом в присутствии серебряного катализатора:

$\mathrm{𝟦}𝖧𝖢𝖭\mathsf{+}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\stackrel{Ag}{\to }\mathrm{𝟤}\mathsf{(}𝖢𝖭{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

• хлором на активированном угле:

$\mathrm{𝟤}𝖧𝖢𝖭\mathsf{+}𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\stackrel{C}{\to }\mathsf{(}𝖢𝖭{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖧𝖢𝗅$

• диоксидом азота:

$\mathrm{𝟤}𝖧𝖢𝖭\mathsf{+}𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }\mathsf{(}𝖢𝖭{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}𝖭𝖮\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

• В лаборатории получают окислением цианидов двухвалентной медью Cu (II) в водных растворах:

$\mathrm{𝟦}𝖢{𝖭}^{\mathsf{-}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖢{𝗎}^{\mathrm{𝟤}\mathsf{+}}\mathsf{\to }\mathsf{(}𝖢𝖭{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖢𝗎𝖢𝖭$

Реакция протекает аналогично взаимодействию двухвалентного катиона меди с иодид-ионом до образования I₂ + CuI

• Взаимодействие простых веществ. Реакция протекает под действием электрического разряда:

$\mathrm{𝟤}𝖢\mathsf{+}{𝖭}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\rightleftarrows }{𝖢}_{\mathrm{𝟤}}{𝖭}_{\mathrm{𝟤}}$

• Дегидратацией амида щавелевой кислоты (CONH₂)₂

${𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖭𝖮𝖢\mathsf{-}𝖢𝖮𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }\mathsf{(}𝖢𝖭{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

• Образуется при пиролизе азотсодержащих органических соединений и поэтому в малых количествах содержится в коксовом и доменном газах.

Нахождение в природе

Циан спектроскопически обнаружен в кометах, в том числе на межзвёздной комете 2I/Borisov, а также в атмосфере Титана.

Применение

Используется в органическом синтезе (получение оксамида) и сваривании металлов.

В 1824 году немецкий химик Фридрих Вёлер получил из дициана и воды щавелевую кислоту.

Биологическое действие и безопасность

• Дициан чрезвычайно ядовит, однако по токсичности уступает синильной кислоте (фактор от 2 до 10) и её солям, которые называются цианидами. Граница восприятия человеком характерного запаха «миндаля» лежит значительно выше, чем у синильной кислоты, тем не менее циан является очень опасным газом. Вначале происходит резорбирование циана организмом и последующий распад С-С связи. Механизм его токсического действия похож на механизм действия синильной кислоты: блокада трёхвалентного железа в системе клеточного дыхания (Цитохром с-оксидазы) и, как следствие, «удушье» на клеточном уровне.
• Горюч, легко воспламеним, образует с воздухом взрывные смеси.

Литература

• Brotherton Т. К., Lynn J. W., The synthesis and chemistry of cyanogen, «Chemical reviews», 1959, v. 59, ? 5, p. 841
• Arnold F. Holleman, Nils Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. Auflage, de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1.
• Шаблон:Книга
• Лидин Р.А., Молочко В.А., Андреева Л.Л. Химические свойства неорганических веществ.