ציאניד

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית

יש לפשט ערך זה
הערך מנוסח באופן טכני מידי, וקשה להבנה לקהל הרחב. יש להוסיף לערך זה מבוא אינטואיטיבי שיסביר את הרעיונות והמושגים בערך בצורה פשוטה יותר, רצוי בליווי דוגמאות. אם אתם סבורים כי הערך אינו ברור דיו או שיש נקודה שאינכם מבינים בו, ציינו זאת בדף השיחה שלו. יש לציין כי ערכים מדעיים רבים מצריכים רקע מוקדם.

יון הציאניד ^-CN מלמעלה:
מבנה סכמטי - קישור וזוגות אלקטרונים לא קושרים
מודל נפחי
משטחים איזו-אלקטרוסטטים (פיזור מטען
אורביטל מאוכלס גבוה ביותר HOMO - הזוג הבודד של הפחמן

ציאניד הוא חומר כימי רעיל, המכיל את היון הקרוי קבוצת ציאנו. קבוצת ציאנו בנויה מאטום פחמן הקשור בקשר קוולנטי משולש לאטום חנקן, ובסימון כימי: C≡N.

קבוצת ציאנו משמשת כקבוצה פונקציונלית לציאנידים (Cyanides או ניטרילים, Nitriles), שהם קבוצה של תרכובות אורגניות. כינויים נוספים לציאנידים הם "קבוצת הניטריל" ו"קבוצת הציאנו".

מקור השם "ציאניד" הנו התרכובת "פרוציאניד" (ferrocyanide), שפירוש שמה הוא "ברזל (ferro) כחול (cyan)" ("כחול" עקב הפיגמנט "כחול פרוסי" המופק ממנה).

תרכובות העשויות לשחרר את אניון קבוצת הציאנו רעילות מאוד, בשל נטייתו של הציאניד להקשר ליוני ברזל במערכת הנשימה התאית.

תוכן עניינים

1 קישור ציאניד למתכות
- 1.1 סוגי קומפלקסים של ציאניד
- 1.2 שימוש בציאניד לכרייה
2 רעילות של ציאניד
- 2.1 טיפול בהרעלת ציאניד
3 הערות שוליים

[עריכה] קישור ציאניד למתכות

כאמור, רעילותו של הציאניד נובעת מהקישור שלו למתכת, ציאניד הוא ליגנד חזק כלומר יוצר קומפלקסים עם מתכות מעבר. קומפלקס הוא תרכובת של קטיון מתכת מעבר עם כמה אניונים או בסיסי לואיס; הגאומטריה של הקומפלקס ומספר הליגנדים סביב המתכת נקבעים לפי המשיכה האלקטרוסטטית שבין המתכת לליגנדים, הדחייה האלקטרוסטטית שבין הליגנדים לבין עצמם והאפשרות לחפיפה בין אורביטלי d של המתכת לאורביטלים של הליגנד (תרומה של קישור קוולנטי). הזיקה הגבוהה של יון הציאניד לקטיונים של מתכות המעבר נובעת:

מכך שציאניד הוא אניון קטן ולכן קטנה הדחייה האלקטרוסטטית בין יוני ציאניד המקיפים את אותו יון.
משיתוף אורביטלי ה π של הציאניד בקשר - יצירת אורביטלות מולקולריות בין אורביטלי d של המתכת לאורביטל π של הציאניד.

[עריכה] סוגי קומפלקסים של ציאניד

קומפלקסים הקסה-ציאנידים (6 אניוני ציאניד סביב קטיון המתכת) $\left[M(CN)_6\right]^{3-}$ המתכת M יכולה להיות ברזל, ונדיום, כרום (תלת ערכי), טיטניום, קובלט. המבנה הגאומטרי של הקומפלקסים הללו: אוקטהדרון.
טטראציאנידים $\left[M(CN)_4\right]^{2-}$ כאשר יון המתכת מטור הניקל: ניקל, פלדיום או פלטינה, כדרכן של מתכות אלו גאומטרית הקומפלקס - ריבוע מישורי.
דיציאנידים $\left[M(CN)_2\right]^-$ כאשר הקומפלקס עם אחת ממתכות המטבע נחושת, כסף או זהב, הקומפלקסים הללו קוויים (לינאריים).

יון הציאניד נקשר תמיד למתכת מצד הפחמן משום שזוג האלקטרונים הלא קושר של הפחמן הוא האורביטל המאוכלס באנרגיה הגבוהה ביותר (אלקטרונים באורביטלים גבוהים מבחינה אנרגטית הם אלו הנוטים להשתתף בקישור). כיוון שגם לחנקן זוג אלקטרונים לא קושר (בסיס לואיס) הציאניד יכול להיות ליגנד מגשר - נקשר לשני קטיונים כפי שהוא קשור, למשל, בכחול פרוסי או בגבישי זהב ציאנידי, אבץ ציאנידי או קדמיום ציאנידי.

[עריכה] שימוש בציאניד לכרייה

יכולתו של הציאניד ליצור קומפלקסים יציבים מנוצלת, למשל, להפקת זהב. מפעילים תמיסת ציאניד על העפרה וכך ממצים את הזהב. ריאקציות המסה של זהב בציאניד:

$2Au + 4KCN + \frac{1}{2}O_2 +H_2O \Rightarrow 2K\left[Au(CN)_2\right] + 2KOH$
$2Au + 4KCN + O_2 +2H_2O \Rightarrow 2K\left[Au(CN)_2\right] + 2KOH +H_2O_2$

באופן דומה, משתמשים בציאניד להפרדה של כסף, כיוון שהכסף נמצא לעתים כסולפיד ולא במצבו המתכתי אין צורך בחמצן

$Ag_2S + 4KCN + \Rightarrow 2K\left[Ag(CN)_2\right] + K_2S$

כדי להפיק מחדש זהב מתכתי מתמיסת הציאניד מחזרים את הקומפלקס באבץ. לשיטת כריה זו השפעות סביבתיות הרסניות בשל זהום מקורות מים בציאנידים. ככל שאיכות העפרה נמוכה יש צורך ביותר ציאניד לצורך ההפקה; להפקת זהב מעפרה באיכות טובה (מעל 6 גרם זהב לטון) נדרשים כ 50 ק"ג ציאניד לק"ג זהב, להפקת זהב מעפרות באיכות ירודה (פחות מ2 גרם זהב לטון) נדרשים 500 עד 1000 ק"ג ציאניד לק"ג זהב ^[1].

[עריכה] רעילות של ציאניד

הזיקה החזקה של הציאניד למתכות, ובפרט ליונים של ברזל דו-ערכי, היא הגורם לרעילות הגבוהה של החומר. הניטריל הידוע ביותר, ושעל-שמו קרויה כל המשפחה, הוא הגז הרעיל מימן ציאנידי (HCN), הידוע בפשטות כציאניד. 7 מיליגרמים של ציאניד מסוגלים להרוג אדם בוגר תוך שניות. היון ^-C≡N מגיע דרך זרם הדם לתאי הגוף ונקשר לברזל דו-ערכי באנזים ציטוכרום C אוקסידז, אשר נמצא על דופן המיטוכונדריה. בעת פעילות תקינה של המיטוכונדריה חמצן מולקולרי אמור להיקשר לאנזים זה, לקבל אלקטרונים ולהפוך יחד עם יוני מימן למים. שלב זה חיוני במעגל ייצור ה-ATP במיטוכונדריה. כאשר הציאניד תופס את מקומו של החמצן, המיטוכונדריה לא מסוגלת לייצר ATP, ובכך נמנעת יכולתו של הגוף לייצר אנרגיה.

למרות רעילותו, מימן ציאנידי נמצא בכמויות מזעריות ברוב הפירות המכילים חרצן, כגון דובדבנים ומישמשים, וכן בשקדים. הגוף יודע לפרק ציאניד, והרעלה מתרחשת כאשר כמות הציאניד שנכנסת לגוף בבת אחת היא גדולה.

[עריכה] טיפול בהרעלת ציאניד

כאמור, ציאניד נקשר ליון הברזל התלת ערכי שבאנזים ציטוכרום אוקסידאז. כדי לשחרר את הקישור הזה יש לייצר ברזל תלת-ערכי ממקור אחר שיתחרה על הקישור. זה נעשה על ידי חמצון חלק מברזל ההמוגלובין (המצוי במצב דו-ערכי) לברזל תלת-ערכי. המוגלובין הקשור לברזל תלת-ערכי נקרא מט-המוגלובין methemoglobin והתהליך נקרא מטהמוגלובינמיה methemoglobinemia (המוגלובין כזה לא יעביר חמצן אבל ניתן לחמצן חלק מההמוגלובין למט-המוגלובין אצל מבוגר בלי לגרום חנק). מטהמוגלובינמיה מושגת על ידי מחמצנים כנתרן ניטריט NaNO₂ ו amyl nitrite. אחר כך מטפלים ב sodium thiosulfate - Na₂S₂O₃ המסיע לפירוק מט-המוגלובין להמוגלובין ותיאוציאנט.

בגרסה מסחרית של מימן ציאנידי, בשם ציקלון בה, נעשה שימוש נרחב להשמדת יהודי אירופה בשואה. ציאנוהידרינים הם נגזרות של ניטרילים. הם מכילים קבוצת ניטריל וכן קבוצת הידרוקסיל (OH). הם נוצרים כשציאניד מגיב עם קטון או אלדהיד. קיימים סיפורים רבים על מרגלים שנשאו עימם גלולת ציאניד או שהותקנה אמפולת ציאניד בתוך אחת משינהם על מנת שיוכלו להתאבד.

[עריכה] הערות שוליים

^ :Gavin M. Mudd; Global trends in gold mining: Towards quantifying environmental and resource sustainability; Resources Policy Volume 32, Issues 1-2, March-June 2007, Pages 42-56

תרכובות אורגניות

פחמימנים: אלקאן · אלקן · אלקין · ויניל · ארין

תרכובות פחמן, מימן וחמצן: כוהל · אסטר · אתר · אלדהיד · קטון · חומצה קרבוקסילית · אנהידריד · אנול · אלדול