Ácido cianídrico: estrutura molecular, propriedades, usos - Ciência - 2023

Contente

o ácido cianídrico ou cianeto de hidrogênio é um composto orgânico cuja fórmula química é HCN. É também conhecido como metanonitrila ou formonitrila e, até vários anos atrás, como ácido prússico, embora este seja na verdade outro composto.

O ácido cianídrico é um gás extremamente venenoso e incolor, obtido pelo tratamento de cianetos com ácidos. Esse ácido é encontrado dentro da semente de pêssegos, também conhecido em muitos lugares como pêssegos.

A uma temperatura ambiente inferior a 25 ºC é um líquido e acima dessa temperatura é um gás. Em ambos os casos, é extremamente tóxico para humanos, animais e até mesmo para a maioria dos microrganismos não aclimatados a ele. É um bom solvente para íons. É muito instável, pois tende a polimerizar facilmente.

É encontrada no reino vegetal incorporada nas moléculas de alguns glicosídeos, pois quando estes são hidrolisados por enzimas da planta, obtêm-se HCN, glicose e benzaldeído.

Esses glicosídeos são encontrados nas sementes de certas frutas, como pêssegos, damascos, cerejas, ameixas e em amêndoas amargas, portanto, nunca devem ser ingeridos.

Também é encontrado em glicosídeos vegetais, como alguns tipos de sorgo. Além disso, algumas bactérias o produzem durante seu metabolismo. É utilizado principalmente na produção de polímeros e em alguns processos metalúrgicos.

HCN é um veneno mortal por inalação, ingestão e contato. Ele está presente na fumaça do cigarro e na fumaça das queimadas de plásticos e materiais que contêm carbono e nitrogênio. É considerado um poluente atmosférico por ser produzido durante a combustão de matéria orgânica em grandes áreas do planeta.

Estrutura molecular e configuração eletrônica

O cianeto de hidrogênio ou cianeto de hidrogênio é um composto molecular covalente com um átomo de hidrogênio, um de carbono e um de nitrogênio.

O átomo de carbono e o átomo de nitrogênio compartilham 3 pares de elétrons, então eles formam uma ligação tripla. O hidrogênio está ligado ao carbono, que com essa ligação tem valência quatro e seu byte eletrônico completo.

O nitrogênio tem valência cinco e para completar seu octeto possui um par de elétrons não pareados ou solitários localizados lateralmente.

HCN é, portanto, uma molécula completamente linear, com um par desemparelhado de elétrons localizado lateralmente no nitrogênio.

Nomenclatura

- ácido cianídrico

- Cianeto de hidrogenio

- Metanonitrila

- Formonitrila

- ácido cianídrico

Propriedades

Estado físico

Abaixo de 25,6 ºC, se anidro e estabilizado, é um líquido incolor ou azul claro, muito instável e tóxico. Se estiver acima dessa temperatura, é um gás incolor extremamente venenoso.

Peso molecular

27,03 g / mol

Ponto de fusão

-13,28 ºC

Ponto de ebulição

25,63 ºC (note que ferve um pouco acima da temperatura ambiente).

Ponto de inflamação

-18 ºC (método de copo fechado)

Temperatura de autoignição

538 ºC

Densidade

0,6875 g / cm³ a 20 ºC

Solubilidade

Totalmente miscível com água, álcool etílico e éter etílico.

Constante de dissociação

K = 2,1 x 10^-9

pK_para = 9,2 (é um ácido muito fraco)

Algumas propriedades químicas

HCN tem uma constante dielétrica muito alta (107 a 25 ºC). Isso se deve ao fato de suas moléculas serem muito polares e estarem associadas por ligações de hidrogênio, como no caso da água H₂OU.

Por ter uma constante dielétrica tão alta, o HCN acaba sendo um bom solvente ionizante.

O HCN anidro líquido é muito instável e tende a polimerizar violentamente. Para evitar isso, estabilizadores são adicionados, como uma pequena porcentagem de H₂SW₄.

Em solução aquosa e na presença de amônia e alta pressão, forma a adenina, composto que faz parte do DNA e do RNA, ou seja, uma molécula biologicamente importante.

É um ácido muito fraco, já que sua constante de ionização é muito pequena, por isso ioniza apenas parcialmente em água, dando origem ao ânion cianeto CN^–. Forma sais com as bases, mas não com os carbonatos.

Suas soluções aquosas não protegidas da luz se decompõem lentamente, gerando formato de amônio HCOONH₄.

Em solução, apresenta um leve odor de amêndoa.

Corrosividade

Por ser um ácido fraco, geralmente não é corrosivo.

No entanto, soluções aquosas de HCN contendo ácido sulfúrico como estabilizante atacam fortemente o aço em temperaturas acima de 40ºC e o aço inoxidável em temperaturas acima de 80ºC.

Além disso, as soluções aquosas diluídas de HCN podem causar tensão no aço carbono, mesmo à temperatura ambiente.

Ele também pode atacar alguns tipos de borrachas, plásticos e revestimentos.

Localização na natureza

É encontrado relativamente abundante no reino vegetal como parte dos glicosídeos.

Por exemplo, é gerado a partir da amigdalina C₆H₅-CH (-CN) -O-Glucose-O-Glucose, um composto presente nas amêndoas amargas. A amigdalina é um beta-glicosídeo cianogênico, pois quando hidrolisado forma duas moléculas de glicose, uma de benzaldeído e outra de HCN. A enzima que os libera é a beta-glucoxidase.

A amigdalina pode ser encontrada nas sementes de pêssegos, damascos, amêndoas amargas, cerejas e ameixas.

Alguns tipos de plantas de sorgo contêm o glicosídeo cianogênico chamado durrin (ou seja, p-hidroxi- (S) -mandelonitrila-beta-D-glucosídeo). Este composto pode ser degradado por uma hidrólise enzimática em duas etapas.

Em primeiro lugar, a enzima durrinase que é endógena em plantas de sorgo a hidrolisa em glicose e p-hidroxi- (S) -mandelonitrila. Este último é então rapidamente convertido em HCN livre e p-hidroxibenzaldeído.

O HCN é responsável pela resistência das plantas de sorgo a pragas e patógenos.

Isso se explica pelo fato de durrin e a enzima durrinase terem localizações distintas nessas plantas, e só entrarem em contato quando os tecidos forem lesados ou destruídos, liberando o HCN e protegendo a planta de infecções que poderiam penetrar na parte lesada. .

Além disso, algumas bactérias patogênicas humanas, como Pseudomonas aeruginosa Y P. gingivalis eles o produzem durante sua atividade metabólica.

Formulários

Na preparação de outros compostos químicos e polímeros

O uso que envolve a maior parte do HCN produzido no nível industrial é a preparação de intermediários para a síntese orgânica.

É usado na síntese de adiponitrila NC- (CH₂)₄-CN, que é usado para preparar náilon ou náilon, uma poliamida. Também é usado para preparar acrilonitrila ou cianoetileno CH₂= CH-CN, usado para preparar fibras acrílicas e plásticos.

Seu derivado cianeto de sódio NaCN é utilizado para a recuperação de ouro na mineração desse metal.

Outro de seus derivados, o cloreto de cianogênio ClCN, é usado em fórmulas de pesticidas.

HCN é usado para a preparação de agentes quelantes, como EDTA (etileno-diamina-tetra-acetato).

É utilizado na fabricação de ferrocianetos e alguns produtos farmacêuticos.

Vários usos

O gás HCN tem sido usado como inseticida, fungicida e desinfetante, para fumigação de navios e edifícios. Também para fumigar móveis para restaurá-los.

HCN tem sido usado em polimento de metais, eletrodeposição de metais, processos fotográficos e processos metalúrgicos.

Devido à sua toxicidade extremamente alta, foi designado como um agente de guerra química.

Na agricultura

Tem sido usado como herbicida e pesticida em pomares. Foi usado para controlar escamas e outros patógenos em árvores cítricas, mas algumas dessas pragas se tornaram resistentes ao HCN.

Também tem sido usado para fumigar silos de grãos. O gás HCN preparado no local tem sido usado na fumigação de grãos de trigo para preservá-los de pragas como insetos, fungos e roedores. Para este uso é fundamental que as sementes a serem fumigadas tolerem o agente pesticida.

O teste foi feito por meio da fumigação de sementes de trigo com HCN e verificou-se que isso não afeta negativamente seu potencial de germinação, ao contrário, parece favorecê-lo.

No entanto, altas doses de HCN podem reduzir significativamente o comprimento das pequenas folhas que brotam da semente.

Por outro lado, por ser um potente nematicida e por algumas plantas de sorgo o apresentarem em seus tecidos, está sendo investigado o potencial do sorgo para ser utilizado como adubo verde biocida.

Seu uso serviria para melhorar os solos, suprimir ervas daninhas e controlar doenças e danos causados por nematóides fitoparasitários.

Riscos

Para os humanos, o HCN é um veneno letal por todas as vias: inalação, ingestão e contato.

A inalação pode ser fatal. Estima-se que cerca de 60-70% da população pode detectar o odor de amêndoa amarga do HCN quando está no ar a uma concentração de 1-5 ppm.

Mas há 20% da população que não consegue detectá-lo mesmo em concentrações letais porque são geneticamente incapazes de fazê-lo.

Ingerido, é um veneno de ação aguda e imediata.

Se suas soluções entrarem em contato com a pele, o cianeto associado pode ser letal.

O HCN está presente na fumaça do cigarro e gerada quando plásticos contendo nitrogênio são queimados.

Mecanismo de ação letal dentro do corpo

É um asfixiante químico e rapidamente tóxico, podendo levar à morte. Ao entrar no corpo, liga-se às metaloenzimas (enzimas que contêm um íon metálico), inativando-as. É um agente tóxico para vários órgãos do corpo humano

Seu principal efeito tóxico consiste na inibição da respiração celular, pois desativa uma enzima que influencia a fosforilação nas mitocôndrias, organelas que intervêm, entre outras coisas, na função respiratória das células.

Risco de fumaça de cigarro

O HCN está presente na fumaça do cigarro.

Embora muitas pessoas conheçam o efeito de envenenamento do HCN, poucas pessoas percebem que estão expostas a seus efeitos nocivos através da fumaça do cigarro.

O HCN é uma das causas da inibição de várias enzimas respiratórias celulares. A quantidade de HCN presente na fumaça do cigarro tem um efeito particularmente prejudicial ao sistema nervoso.

Os níveis de HCN na fumaça do cigarro foram relatados entre 10 e 400 μg por cigarro para fumaça inalada diretamente e 0,006 a 0,27 μg / cigarro para inalação secundária (fumo passivo). HCN produz efeitos tóxicos de 40 µM em diante.

Quando inalado, ele entra rapidamente na corrente sanguínea, onde é liberado no plasma ou se liga à hemoglobina. Uma pequena parte é convertida em tiocianato e excretada na urina.

Riscos de aquecimento HCN

A exposição prolongada ao calor de HCN líquido em recipientes fechados pode causar ruptura violenta inesperada dos recipientes. Pode polimerizar explosivamente a 50-60ºC na presença de traços de álcali e na ausência de inibidores.

Presença de HCN na fumaça do fogo

O HCN é liberado durante a combustão de polímeros contendo nitrogênio, como lã, seda, poliacrilonitrilas e náilon, entre outros. Esses materiais estão presentes em nossas casas e na maioria dos locais de atividade humana.

Por esse motivo, o HCN pode ser potencialmente a causa de morte por inalação durante incêndios.

Poluente da atmosfera

HCN é um poluente da troposfera. É resistente à fotólise e nas condições atmosféricas ambientais não sofre hidrólise.

Os radicais hidroxil OH • produzidos fotoquimicamente podem reagir com o HCN, mas a reação é muito lenta, portanto, a meia-vida do HCN na atmosfera é de 2 anos.

Quando a biomassa, principalmente turfa, é queimada, o HCN é liberado na atmosfera e também durante as atividades industriais. No entanto, a combustão da turfa é 5 a 10 vezes mais poluente do que a queima de outros tipos de biomassa.

Alguns pesquisadores descobriram que as altas temperaturas e as secas causadas pelo fenômeno El Niño em certas áreas do planeta exacerbam os incêndios sazonais em áreas com alto teor de matéria vegetal decomposta.

Isso leva à intensa queima de biomassa nas estações secas.

Esses eventos são a fonte de altas concentrações de HCN na troposfera, que são eventualmente transportados para a estratosfera inferior, permanecendo por muito tempo.

Referências

Cotton, F. Albert e Wilkinson, Geoffrey. (1980). Química Inorgânica Avançada. Quarta edição. John Wiley & Sons.
NOS. Biblioteca Nacional de Medicina. (2019). Cianeto de hidrogenio. Recuperado de pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
Gidlow, D. (2017). Cianeto de hidrogênio - uma atualização. Medicina Ocupacional 2017; 67: 662-663. Recuperado de ncbi.nlm.nih.gov.
Enciclopédia científica de Van Nostrand. (2005). Cianeto de hidrogenio. 9^º Recuperado de onlinelibrary.wiley.com.
Ren, Y.-L. et al. (mil novecentos e noventa e seis). Efeito do Cianeto de Hidrogênio e do Sulfeto de Carbonila na Germinação e Vigor da Plúmula do Trigo. Pestic. Sci. 1996, 47, 1-5. Recuperado de onlinelibrary.wiley.com.
De Nicola, G.R. et al. (2011). Um Método Analítico Simples para Avaliação do Conteúdo de Dhurrin em Plantas Cianogênicas para sua Utilização em Forragem e Biofumigação. J. Agric. Food Chem. 2011, 59, 8065-8069. Recuperado de pubs.acs.org.
Sheese, P.E. et al. (2017). Um aprimoramento global de cianeto de hidrogênio na estratosfera inferior ao longo de 2016. Geophys. Res. Lett., 44, 5791-5797. Recuperado de agupubs.onlinelibrary.wiley.com.
Surleva, A.R. e Drochioiu, G. (2013). Visualizando o perigo do fumo: uma determinação espectrofotométrica simples de cianeto de hidrogênio na fumaça de cigarro e filtros. J. Chem. Educ. 2013, 90, 1654-1657. Recuperado de pubs.acs.org.
Alarie, Y. et al. (1990). Papel do cianeto de hidrogênio nas mortes humanas no fogo. Em Fire and Polymers. Capítulo 3. Série de Simpósios ACS. Recuperado de pubs.acs.org.