Цианиды: свойства, токсичность и применение¶

Цианид — общее название солей синильной кислоты (циановодорода, HCN), содержащих цианогруппу CN⁻. К цианидам также относят сами синильную кислоту и её органические производные — нитрилы. Это одни из наиболее известных и быстро действующих ядов, широко применяемые в промышленности и химическом синтезе.

¶Химические свойства

Цианид-ион CN⁻ представляет собой сопряжённое основание синильной кислоты. Синильная кислота — слабая кислота (pKa около 9,2), поэтому её соли легко гидролизуются и выделяют газообразный циановодород при подкислении. Цианид-ион является сильным лигандом: он образует устойчивые комплексные соединения с переходными металлами, в частности с железом, золотом, серебром, кобальтом.

Наиболее известные соли:

• Цианид натрия (NaCN) — белое кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде.
• Цианид калия (KCN) — бесцветные кристаллы, растворимые в воде, гигроскопичны.
• Цианид золота и серебра — используются в гальванотехнике.

При взаимодействии с кислотами цианиды выделяют синильную кислоту — летучую жидкость с характерным запахом горького миндаля. Однако не все люди способны его ощущать из-за генетической вариабельности обонятельных рецепторов.

¶Токсичность и механизм действия

Токсичность цианидов обусловлена их способностью связывать трёхвалентное железо в цитохром-c-оксидазе — ключевом ферменте дыхательной цепи митохондрий. В результате блокируется перенос электронов и клетка теряет способность усваивать кислород, несмотря на его достаточное содержание в крови. Развивается тканевая гипоксия, приводящая к быстрой гибели.

Смертельная доза цианида калия для человека составляет порядка 200–300 мг при пероральном приёме; синильная кислота в концентрации около 0,3 мг/л в воздухе смертельна в течение нескольких минут. Отравление характеризуется головокружением, одышкой, судорогами, потерей сознания.

Антидотами служат нитриты (образующие метгемоглобин, связывающий цианогруппу), тиосульфат натрия и гидроксокобаламин. Применяется также вдыхание амилнитрита.

¶История

Синильная кислота была впервые выделена шведским химиком Карлом Вильгельмом Шееле в 1782 году. Структура цианид-иона была установлена позднее. В XIX–XX веках цианиды получили печальную известность как средство для отравлений и самоубийств. В нацистской Германии препарат «Циклон Б» на основе синильной кислоты применялся в лагерях смерти для массового уничтожения людей — это одно из наиболее тяжёлых преступлений против человечности.

В Российской империи и СССР цианиды изучались в рамках токсикологии и судебной медицины; разрабатывались методы их обнаружения в биологических образцах.

¶Применение

Несмотря на высокую токсичность, цианиды находят применение в ряде отраслей:

• Добыча золота — цианирование (выщелачивание золота из руд растворами цианида натрия) остаётся основным промышленным методом извлечения металла.
• Гальванотехника — цианидные электролиты для нанесения покрытий золотом, серебром, медью.
• Химический синтез — получение нитрилов, аминокислот, красителей, пестицидов.
• Металлургия — цианирование стали (насыщение поверхности углеродом и азотом).

Органические цианиды (нитрилы) менее токсичны и широко используются в производстве пластмасс, синтетических волокон, лекарств.

¶Меры безопасности

Работа с цианидами требует строгого соблюдения техники безопасности: вентиляции, средств индивидуальной защиты, контроля концентрации паров. Хранение и транспортировка регламентируются как сильнодействующие ядовитые вещества. В России оборот цианидов подлежит лицензированию и контролю. Загрязнение цианидами водоёмов опасно для экосистем, поэтому промышленные стоки подвергаются обезвреживанию окислением (например, гипохлоритом).

¶Цианиды в природе

Цианогенные соединения встречаются в растениях: горьком миндале, косточках абрикоса, вишни, яблок, в маниоке, льне. При ферментативном расщеплении они выделяют синильную кислоту, что служит защитой от травоядных. Некоторые бактерии, грибы и насекомые также продуцируют цианиды. В малых дозах организм человека способен обезвреживать цианиды с помощью фермента роданезы, превращающей их в тиоцианаты.

¶Обнаружение

Качественная реакция на цианид-ион — образование берлинской лазури при добавлении солей железа. Используются также колориметрические, спектрофотометрические и хроматографические методы. В судебной медицине определение цианидов в крови и тканях имеет значение для установления причины смерти.

¶Источники

• Химическая энциклопедия
• Токсикологическая химия, учебные пособия
• Материалы по промышленной безопасности
• Судебно-медицинская экспертиза: руководства