KALIUMCYANIDE (KCN): EIGENSCHAPPEN, TOEPASSINGEN, STRUCTUREN, RISICO'S, - CHEMIE - 2025

De kaliumcyanide een anorganische verbinding bestaande uit een kaliumion K ⁺ en cyanide ion CN ^- . De chemische formule is KCN. Het is een witte kristallijne vaste stof, buitengewoon giftig.

KCN is zeer oplosbaar in water en wanneer het wordt opgelost, hydrolyseert het om blauwzuur of HCN waterstofcyanide te vormen, dat ook zeer giftig is. Kaliumcyanide kan samengestelde zouten vormen met goud en zilver, daarom werd het vroeger gebruikt om deze edelmetalen uit bepaalde mineralen te halen.

Vaste KCN-kaliumcyanide. morienus (geüpload door de: Benutzer: BXXXD van de: wiki). Bron: Wikimedia Commons.

KCN wordt gebruikt om goedkope metalen te coaten met goud en zilver via een elektrochemisch proces, dat wil zeggen een methode waarbij een elektrische stroom wordt geleid door een oplossing die een zout bevat dat bestaat uit het edelmetaal, cyanide en kalium.

Omdat kaliumcyanide cyanide bevat, moet het met de grootste zorg worden gehanteerd met geschikte werktuigen. Het mag nooit in het milieu terechtkomen, omdat het ook zeer giftig is voor de meeste dieren en planten.

Er worden echter methoden bestudeerd die gewone algen gebruiken om kaliumcyanide te verwijderen uit water dat is verontreinigd met lage concentraties ervan.

Structuur

KCN is een ionische verbinding die bestaat uit een K ⁺ kaliumkation en een CN ^- cyanide-anion . Hierin is het koolstofatoom door een drievoudige covalente binding aan het stikstofatoom bevestigd.

Chemische structuur van KCN-kaliumcyanide. Capaccio. Bron: Wikimedia Commons.

In vast kaliumcyanide kan het CN ^- anion vrij roteren, zodat het zich gedraagt ​​als een bolvormig anion, met als gevolg dat het KCN-kristal een kubische structuur heeft die lijkt op die van kaliumchloride KCl.

KCN-kristalstructuur. Benjah-bmm27. Bron: Wikimedia Commons.

Nomenclatuur

- Kaliumcyanide

- Kaliumcyanide

- Cyanokalium

Eigendommen

Fysieke toestand

Witte kristallijne vaste stof. Kubieke kristallen.

Molecuulgewicht

65,116 g / mol.

Smeltpunt

634,5 ° C

Kookpunt

1625 ° C.

Dichtheid

1,55 g / cm ³ bij 20 ° C.

Oplosbaarheid

Zeer oplosbaar in water: 716 g / L bij 25 ° C en 100 g / 100 ml water bij 80 ° C. Enigszins oplosbaar in methanol: 4,91 g / 100 g methanol bij 19,5 ° C. Zeer slecht oplosbaar in ethanol: 0,57 g / 100 g ethanol bij 19,5 ° C.

pH

Een waterige oplossing van 6,5 g KCN in 1 L water heeft een pH van 11,0.

Hydrolyse constant

KCN is zeer oplosbaar in water. Wanneer het oplost, blijft het cyanide-ion CN ^- dat een proton H ⁺ uit water neemt om blauwzuur HCN te vormen en een OH ^- ion vrij te maken - over :

CN ^- + H ₂ O → HCN + OH ^-

De hydrolyseconstante geeft de neiging aan waarmee deze reactie wordt uitgevoerd.

K _h = 2,54 x 10 ^-5

Waterige KCN-oplossingen geven HCN-waterstofcyanide af aan het milieu bij verhitting boven 80 ° C.

Chemische eigenschappen

Het is niet brandbaar, maar wanneer vast KCN wordt verhit om te ontbinden, worden zeer giftige gassen uitgestoten zoals waterstofcyanide HCN, stikstofoxiden NO _x , kaliumoxide K ₂ O en koolmonoxide CO.

KCN reageert met goudzouten om kaliumaurocyanide KAu (CN) ₂ en kaliumaurocyanide KAu (CN) _{4 te vormen} . Dit zijn kleurloze complexe zouten. Met het zilvermetaal Ag vormt KCN het kaliumargentocyanide KAg (CN) ₂ .

Het cyanide-ion van KCN reageert met bepaalde organische verbindingen die halogenen bevatten (zoals chloor of broom) en neemt hun plaats in. Het reageert bijvoorbeeld met broomazijnzuur om cyaanazijnzuur te geven.

Andere eigenschappen

Het is hygroscopisch, het neemt vocht op uit de omgeving.

Het heeft een milde bittere amandelgeur, maar dit wordt niet door alle mensen opgemerkt.

Het verkrijgen van

KCN wordt bereid door KOH-kaliumhydroxide in waterige oplossing te laten reageren met HCN-waterstofcyanide. Het wordt ook verkregen door kaliumferrocyanide K ₄ Fe (CN) _{6 te} verhitten :

K ₄ Fe (CN) ₆ → 4 KCN + 2 C + N ₂ ↑ + Fe

Gebruik bij het galvaniseren van metalen

Het wordt gebruikt bij het coaten van laagwaardige metalen met goud en zilver. Het is een elektrolytisch proces, dat wil zeggen dat elektriciteit door een waterige oplossing met geschikte zouten wordt geleid.

Zilver

Kaliumargentocyanide KAg (CN) _{2 wordt gebruikt} om goedkopere metalen te coaten met zilver (Ag).

Deze worden in een waterige oplossing van kaliumargentocyanide KAg (CN) _{2 geplaatst} , waarbij de anode of positieve pool een staaf puur zilver (Ag) is en de kathode of negatieve pool het goedkope metaal is dat je met zilver wilt bekleden.

Terwijl een elektrische stroom door de oplossing gaat, zet het zilver zich af op het andere metaal. Bij gebruik van cyanidezouten wordt de zilverlaag fijner, compacter en hechter afgezet dan in oplossingen van andere verbindingen.

Sommige sieraden zijn bedekt met zilver met behulp van KCN-zouten. Auteur: StockSnap. Bron: Pixabay.

Goud

Evenzo worden in het geval van goud (Au) kaliumaurocyanide KAu (CN) ₂ en kaliumaurocyanide KAu (CN) ₄ gebruikt om andere metalen elektrolytisch te vergulden.

Vergulde elektrische connectoren mogelijk met KCN-zouten. Cjp24. Bron: Wikimedia Commons.

Andere gebruiken

Hier zijn enkele andere toepassingen voor kaliumcyanide.

- Voor het industriële proces van verharding van staal door nitreren (toevoeging van stikstof).

- Voor het reinigen van metalen.

- In print- en fotografieprocessen.

- Vroeger werd het gebruikt voor de winning van goud en zilver uit de mineralen die ze bevatten, maar later werd het vervangen door natriumcyanide NaCN, dat minder duur is, maar even giftig.

- Als insecticide voor het begassen van bomen, boten, treinwagons en magazijnen.

- Als reagens in de analytische chemie, dat wil zeggen om chemische analyses uit te voeren.

- Voor het bereiden van andere chemische verbindingen, zoals kleurstoffen en kleurstoffen.

Goudwinning in Zuid-Afrika in 1903 met behulp van KCN, resulterend in dodelijke vervuiling van de omgeving. Argyll, John Douglas Sutherland Campbell, hertog van, 1845-1914; Creswicke, Louis. Bron: Wikimedia Commons.

Risico's

KCN is een zeer giftige stof voor dieren en de meeste planten en micro-organismen. Het is geclassificeerd als supergiftig. Het is zelfs in zeer kleine hoeveelheden dodelijk.

Het schadelijke effect kan optreden bij inademing, contact met de huid of ogen of inslikken. Het remt veel stofwisselingsprocessen, vooral bloedeiwitten die betrokken zijn bij zuurstoftransport, zoals hemoglobine.

Het tast de organen of systemen aan die het meest gevoelig zijn voor zuurstofgebrek, zoals het centrale zenuwstelsel (hersenen), het cardiovasculaire systeem (hart en bloedvaten) en de longen.

Kaliumcyanide is een gif. Auteur: Clker-Free-Vector-Images. Bron: Pixabay.

Werkingsmechanisme

KCN verstoort het vermogen van het lichaam om zuurstof te gebruiken.

Het cyanide-ion CN ^- van KCN heeft een hoge affiniteit voor het ferri-ion Fe ³⁺ , wat betekent dat wanneer cyanide wordt geabsorbeerd het snel reageert met het Fe ³⁺ in bloed en weefsels.

Op deze manier wordt voorkomen dat de cellen ademen, die in een toestand van zuurstofgebrek komen, omdat ze, hoewel ze proberen te ademen, het niet kunnen gebruiken.

Dan is er een voorbijgaande toestand van hyperapneu (ademstilstand) en hoofdpijn, en tenslotte de dood door ademstilstand.

Bijkomende risico's

Bij verhitting produceert het zeer giftige gassen zoals HCN, stikstofoxiden NO _x , kaliumoxide K ₂ O en koolmonoxide CO.

Bij contact met vocht komt HCN vrij dat licht ontvlambaar en zeer giftig is.

KCN is ook zeer giftig voor in het water levende organismen. Het mag nooit in het milieu worden geloosd, omdat het water waar dieren drinken en vissen kunnen leven, kan worden verontreinigd.

Er zijn echter bacteriën die cyanide produceren, zoals Chromobacterium violaceum en sommige soorten Pseudomonas.

Recent onderzoek

Onderzoekers hebben ontdekt dat de groene alg Chlorella vulgaris kan worden gebruikt om water te behandelen dat is verontreinigd met KCN-kaliumcyanide in lage concentraties.

De alg was in staat om het KCN efficiënt te verwijderen, aangezien dit in kleine hoeveelheden de groei van de algen stimuleerde omdat het een intern mechanisme activeerde om de toxiciteit van het KCN te weerstaan.

Dit betekent dat de alg Chlorella vulgaris de potentie heeft om cyanide te verwijderen en dat dit een effectieve methode kan zijn voor de biologische behandeling van cyanideverontreiniging.

Afbeelding van de alg Chlorella vulgaris waargenomen onder een microscoop. ja: Gebruiker: NEON / Gebruiker: NEON_ja. Bron: Wikimedia Commons.

Referenties

1. Amerikaanse National Library of Medicine. (2019). Kaliumcyanide. Nationaal centrum voor informatie over biotechnologie. Opgehaald van pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Coppock, RW (2009). Bedreigingen voor wilde dieren door agenten voor chemische oorlogsvoering. In Handbook of Toxicology of Chemical Warfare Agents. Opgehaald van sciencedirect.com.
3. Liu, Q. (2017). Evaluatie van de verwijdering van kaliumcyanide en de toxiciteit ervan in groene algen (Chlorella vulgaris). Bull Environ Contam Toxicol. 2018; 100 (2): 228-233. Opgehaald van ncbi.nlm.nih.gov.
4. Het National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH). (2011). Kaliumcyanide: systemisch middel. Hersteld van cdc.gov.
5. Alvarado, LJ et al. (2014). Riboswitch Ontdekking, structuur en functie. Synthese van Uracil. In Methods in Enzymology. Opgehaald van sciencedirect.com.