Ціан

Ціан (діціан, ціаноген) — хімічна сполука вуглецю з азотом із формулою (CN)2, дінітрил щавлевої кислоти. Найпростіший стабільний нітрид вуглецю[en], безбарвний і високотоксичний газ із різким запахом.

Молекула є псевдогалогеном. Молекули ціану складаються з двох груп CN — аналогів двоатомних молекул галогенів, як-от Cl2, але набагато менш окислювальних. Дві ціаногрупи з'єднуються атомами вуглецю: N≡C‒C≡N, хоча виявлено й інші ізомери[1]. Назва використовується також для радикалу ‒C≡N[2], а отже для таких сполук, як-от бромціан[en] (NCBr).

Ціан є ангідридом оксамиду[en]:

H2NC(O)C(O)NH2 → NCCN + 2 H2O

хоча оксамид виготовляється з ціану шляхом гідролізу:

NCCN + 2 H2O → H2NC(O)C(O)NH2

Отримання

Ціан зазвичай отримують із ціанідних сполук. Один із лабораторних методів передбачає термічне розкладання ціаніду ртуті(II)[en]:

2 Hg(CN)2 → (CN)2 + Hg2(CN)2

Крім того, можна поєднати розчини солей міді (II), як-от сульфат міді(II), з ціанідами. Утворюється нестійкий ціанід міді(ІІ), який швидко розкладається на ціанід міді(І) і ціан[3].

2 CuSO4 + 4 KCN → (CN)2 + 2 CuCN + 2 K2SO4

У промисловості ціан отримують окисленням ціаніду водню (синильної кислоти), зазвичай із використанням хлору з активованим каталізатором — діоксидом кремнію або діоксидом азоту над сіллю міді. Ціан також утворюється, коли азот і ацетилен реагують під дією електричних іскор або розряду[4].

Ізомери

Формула ціану — NCCN. Існують менш стабільні ізомери з іншим порядком розташування атомів:

  • Ізоціаноген (ціаноізоціаноген) — NCNC
  • Діізоціаноген — CNNC
  • Діазодікарбон — CCNN.

Параціан

Параціан є полімером ціану. Його можна отримати нагріванням ціаніду ртуті. Крім того, його можна отримати нагріванням ціаніду срібла[en], ціанату срібла[en], ціаніду йоду[en] або йодиду ціанурової кислоти[5]. Параціан також можна отримати шляхом полімеризації ціану при температурі від 300 до 500 °C за наявності слідів домішок.

Параціан можна перетворити на ціан шляхом нагрівання до 800 °C. Згідно з експериментальними даними, структура цього полімерного матеріалу вважається досить нерегулярною, причому більшість атомів вуглецю мають тип sp2 і локалізовані домени π-сполучення[6].

Історія

Ціан вперше був синтезований у 1815 році Жозефом Луї Гей-Люссаком, який визначив його емпіричну формулу та дав йому назву. Гей-Люссак склав слово cyanogène із грецьких слів κυανός (синій) і γεννάω (створюю), тому що ціанід вперше виділив шведський хімік Карл Вільгельм Шеєле з пігменту «берлінська лазур»[7].

У 1824 році німецький хімік Фрідріх Велер одержав із диціану і води щавлеву кислоту.

До 1850-х років фотографи використовували ціанове мило для видалення з рук плям срібла[8]. Ціан набув важливості з розвитком промисловості добрив наприкінці XIX століття і залишається важливим проміжним продуктом у виробництві багатьох добрив. Використовується також як стабілізатор у виробництві нітроцелюлози.

Ціан часто зустрічають у кометах[9]. У 1910 році спектроскопічний аналіз комети Галлея виявив ціан у хвості комети, що призвело до загальних побоювань, що Землю буде отруєно, коли вона пройде через хвіст комети. Люди в Нью-Йорку носили протигази, а торговці продавали шарлатанські «таблетки від комети», які нібито нейтралізували отруєння[9]. Коли Земля проходила крізь хвіст комети Галлея, через його надзвичайно малу густину не спостерігалося жодних ефектів[10][11].

Ціан було виявлено на кометі Борисова[12], а також в атмосфері Титана[13].

Безпека

Як і інші ціаніди, ціан є дуже токсичним, оскільки він легко перетворюється на ціанід, які отруює цитохром-c-оксидазний комплекс, тим самим перериваючи електронтранспортний ланцюг у мітохондріях.

Ціан подразнює очі та дихальну систему. Його вдихання здатне спричинити головний біль, запаморочення, прискорений пульс, нудоту, блювоту, втрату свідомості, судоми та смерть, залежно від концентрації[14]. Смертельна доза при вдиханні зазвичай коливається від 100 до 150 мг.

Ціан створює друге за температурою полум'я природного походження (після ацетилендінитрилу), коли він горить у кисні — з температурою понад 4525 °C[15][16]. Ціан горючий і легкозаймистий, утворює з повітрям вибухові суміші.

У масовій культурі

У серіалі «Доктор Хто» «Мозок Морбіуса[en]» (5-та серія 13-uj сезону) Доктор синтезує ціан, використовуючи як вихідний матеріал ціанистий водень, і випускає його через трубу, щоб завадити Солонові провести операцію на мозку тіла Морбіуса. Утім, той її завершує, але незабаром після цього помирає від отруєння ціаном.

У фільмі «Мережі зла» (1987) Фрайдей (Ден Екройд) і Стрібек (Том Генкс) вистежують лиходія, який викрав «псевдогалогенову ціанову сполуку»[17].

Див. також

Примітки

  1. ↑ Ringer, A. L.; Sherrill, C. D.; King, R. A.; Crawford, T. D. (2008). Low-lying singlet excited states of isocyanogen. International Journal of Quantum Chemistry. 106 (6): 1137—1140. Bibcode:2008IJQC..108.1137R. doi:10.1002/qua.21586.
  2. ↑ Irvine, William M. (2011). Cyanogen Radical. Encyclopedia of Astrobiology. с. 402. doi:10.1007/978-3-642-11274-4_1806. ISBN 978-3-642-11271-3.
  3. ↑ Brotherton, T. K.; Lynn, J. W. (1959). The Synthesis And Chemistry Of Cyanogen. Chemical Reviews. 59 (5): 841—883. doi:10.1021/cr50029a003.
  4. ↑ Breneman, A. A. (January 1889). The Fixation of Atmospheric Nitrogen. Journal of the American Chemical Society. 11 (1): 2—27. doi:10.1021/ja02126a001.
  5. ↑ Bircumshaw, L. L.; F. M. Tayler; D. H. Whiffen (1954). Paracyanogen: its formation and properties. Part I. J. Chem. Soc.: 931—935. doi:10.1039/JR9540000931.
  6. ↑ Maya, Leon (1993). Paracyanogen Reexamined. Journal of Polymer Science Part A (Submitted manuscript). 31 (10): 2595—2600. Bibcode:1993JPoSA..31.2595M. doi:10.1002/pola.1993.080311020.
  7. ↑ Gay-Lussac, J. L. (1815). Recherches sur l'acide prussique. Annales de Chimie (фр.). 95: 136—231.
  8. ↑ Crookes, William, ред. (1859). Photographic News: A Weekly Record of the Process of the Photography. с. 11.
  9. ↑ а б Cometary Poison Gas Geyser Heralds Surprises [Архівовано 2023-05-28 у Wayback Machine.] NASA, 2010-11-02.
  10. ↑ Comet's Poisonous Tail.
  11. ↑ Halley's Comet 100 years ago.
  12. ↑ Fitzsimmons, Alan; Hainaut, Olivier; Meech, Karen; Jehin, Emmanuel; Moulane, Youssef; Opitom, Cyrielle; Yang, Bin; Keane, Jacqueline V.; Kleyna, Jan T. (25 жовтня 2019). Detection of CN gas in Interstellar Object 2I/Borisov. The Astrophysical Journal. Т. 885, № 1. с. L9. doi:10.3847/2041-8213/ab49fc. ISSN 2041-8213. Процитовано 2 вересня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
  13. ↑ Niemann, H. B.; Atreya, S. K.; Bauer, S. J.; Carignan, G. R.; Demick, J. E.; Frost, R. L.; Gautier, D.; Haberman, J. A.; Harpold, D. N. (2005-12). The abundances of constituents of Titan's atmosphere from the GCMS instrument on the Huygens probe. Nature (англ.). Т. 438, № 7069. с. 779—784. doi:10.1038/nature04122. ISSN 1476-4687. Процитовано 2 вересня 2023.
  14. ↑ Muir, G. D., ред. (1971). Hazards in the Chemical Laboratory. London: The Royal Institute of Chemistry.
  15. ↑ Thomas, N.; Gaydon, A. G.; Brewer, L. (1952). Cyanogen Flames and the Dissociation Energy of N2. The Journal of Chemical Physics. 20 (3): 369—374. Bibcode:1952JChPh..20..369T. doi:10.1063/1.1700426.
  16. ↑ J. B. Conway; R. H. Wilson Jr.; A. V. Grosse (1953). The Temperature of the Cyanogen-Oxygen Flame. Journal of the American Chemical Society. 75 (2): 499. doi:10.1021/ja01098a517.
  17. ↑ The trichlornitromethane and the pseudo-halogenic compound cyanogen. Процитовано 18 серпня 2021.

Посилання

Strategi Solo vs Squad di Free Fire: Cara Menang Mudah!