Kyanovodík

Rozbalit box

Obsah boxu

Kyanovodík (chemický vzorec HCN) je anorganická sloučenina, která je za standardních podmínek bezbarvou, extrémně jedovatou a vysoce těkavou kapalinou s bodem varu těsně nad pokojovou teplotou (25,6 °C). Jeho vodný roztok se nazývá kyselina kyanovodíková a jedná se o velmi slabou kyselinu. Kyanovodík má charakteristický zápach po hořkých mandlích, avšak schopnost jej cítit je geneticky podmíněná a přibližně 20–40 % populace tento pach nevnímá, což zvyšuje riziko náhodné otravy.

Jedná se o klíčovou průmyslovou chemikálii, která slouží jako prekurzor pro výrobu mnoha dalších sloučenin, od plastů po farmaceutické produkty. Zároveň má temnou historii jako chemická bojová látka a jed, nejznámější je jeho použití v nacistických vyhlazovacích táborech pod názvem Cyklon B. Jeho extrémní toxicita je způsobena schopností blokovat buněčné dýchání.

📜 Historie

Kyanovodík byl poprvé izolován v roce 1782 švédským chemikem Carlem Wilhelmem Scheelem z pigmentu známého jako pruská modř. Z tohoto důvodu se jeho vodnému roztoku historicky říkalo "kyselina pruská". V roce 1811 francouzský chemik Joseph Louis Gay-Lussac prokázal, že se jedná o sloučeninu vodíku, uhlíku a dusíku, a dal jí název hydrogène cyanure (z řeckého kyanos – modrý, kvůli jeho původu z pruské modři).

Během první světové války byl kyanovodík používán jako chemická zbraň, avšak jeho vysoká těkavost a hustota nižší než vzduch omezovaly jeho účinnost na bojišti. Francouzská armáda jej nasadila v roce 1916, ale rychle se rozptyloval a nezpůsoboval tak masivní ztráty jako chlor nebo fosgen.

Nejtemnější kapitola v historii kyanovodíku je spojena s holokaustem. V Německu byla vyvinuta pesticidní forma kyanovodíku adsorbovaná na pevném nosiči (např. křemelině) pod obchodním názvem Cyklon B. Původně byl určen k deratizaci a dezinsekci, ale režim jej masově zneužil k vraždění milionů lidí v plynových komorách vyhlazovacích táborů, jako byly Osvětim-Březinka a Majdanek.

Ve Spojených státech byl kyanovodík od 20. let 20. století používán jako metoda popravy v plynových komorách.

⚙️ Vlastnosti

Fyzikální vlastnosti

Kyanovodík je bezbarvá, snadno těkavá kapalina nebo plyn. Jeho bod varu je 25,6 °C, což znamená, že za běžných letních teplot se vyskytuje v plynném stavu. Je plně mísitelný s vodou a mnoha organickými rozpouštědly, jako je ethanol nebo ether. Jeho páry jsou o něco lehčí než vzduch, což způsobuje jejich rychlé šíření v prostoru.

Chemické vlastnosti

Ve vodném roztoku se kyanovodík chová jako velmi slabá kyselina (pKₐ = 9,21), slabší než kyselina uhličitá. Tvoří soli zvané kyanidy, které jsou většinou také vysoce toxické. Kyanovodík je hořlavý a jeho směs se vzduchem je v určitém rozmezí koncentrací výbušná.

Má tendenci k polymerizaci, zejména v přítomnosti zásaditých látek. Tato reakce je silně exotermická a může vést až k explozi. Proto se komerční kyanovodík stabilizuje přidáním malého množství kyseliny, například fosforečné.

🌍 Výskyt v přírodě

Kyanovodík a jeho sloučeniny se přirozeně vyskytují v mnoha rostlinách, kde slouží jako obrana proti býložravcům. Jsou přítomny ve formě takzvaných kyanogenních glykosidů. Po narušení rostlinné tkáně (např. rozkousáním) se tyto glykosidy enzymaticky rozkládají a uvolňují toxický kyanovodík.

Známé zdroje zahrnují:

• Jádra peckovin: Semena meruněk, broskví, třešní, švestek a hořkých mandlí obsahují glykosid amygdalin.
• Maniok (kasava): Hlízy této tropické rostliny jsou základní potravinou pro miliony lidí, ale musí být před konzumací pečlivě zpracovány (namáčením, vařením, fermentací), aby se odstranily kyanogenní glykosidy.
• Čirok a bambusové výhonky: Také obsahují tyto látky.

Kyanovodík je také produkován některými bakteriemi, houbami a hmyzem. V malém množství se nachází v tabákovém kouři a ve výfukových plynech automobilů. Někteří vědci se domnívají, že mohl hrát roli v prebiotické chemii při vzniku života na Zemi.

🏭 Výroba a použití

Výroba

Průmyslově se kyanovodík vyrábí především dvěma procesy:

• Andrussowův proces: Jedná se o oxidaci směsi methanu a amoniaku za přítomnosti platinového katalyzátoru při vysoké teplotě (cca 1200 °C).

CH₄ + NH₃ + 1,5 O₂ → HCN + 3 H₂O

• BMA proces (Degussa): Reakce methanu a amoniaku bez přítomnosti kyslíku.

CH₄ + NH₃ → HCN + 3 H₂

Kyanovodík také vzniká jako vedlejší produkt při výrobě akrylonitrilu, který je monomerem pro výrobu ABS plastů a syntetických vláken.

Použití

Přes svou toxicitu je kyanovodík velmi důležitou průmyslovou surovinou. Přibližně polovina světové produkce se spotřebuje na výrobu adiponitrilu, který je prekurzorem pro nylon 6,6. Další významná použití zahrnují:

• Výroba kyanidů: Produkce kyanidu sodného (NaCN) a kyanidu draselného (KCN), které se používají především v těžbě zlata a stříbra (tzv. kyanidové loužení).
• Chemická syntéza: Výroba acetonkyanhydrinu, který je meziproduktem pro výrobu polymethylmethakrylátu (PMMA, plexisklo). Dále se používá při výrobě aminokyseliny methionin.
• Farmaceutický průmysl: Používá se jako stavební blok při syntéze některých léčiv.
• Fumigace: V minulosti se používal jako pesticid k hubení škůdců v uzavřených prostorách (skladiště, lodě), ale od této praxe se kvůli vysoké nebezpečnosti upouští.

☣️ Toxicita a bezpečnost

Kyanovodík je jedním z nejrychleji působících jedů. Je toxický při vdechnutí, požití i při kontaktu s kůží. Smrtelná dávka pro dospělého člověka je velmi nízká, přibližně 50 mg při požití nebo koncentrace 300 ppm ve vzduchu po dobu několika minut.

Mechanismus účinku

Toxicita kyanovodíku spočívá v jeho schopnosti inhibovat buněčné dýchání. Kyanidový iont (CN⁻) se pevně váže na trojmocné železo (Fe³⁺) v enzymu cytochrom c oxidáza, který je klíčovou součástí dýchacího řetězce v mitochondriích. Tímto zablokováním je buňkám znemožněno využívat kyslík z krve pro produkci ATP, hlavního zdroje buněčné energie. Buňky se tak v podstatě "udusí" navzdory dostatečnému okysličení krve. To je důvod, proč má krev obětí otravy kyanidem paradoxně jasně červenou barvu. Nejcitlivější na nedostatek energie jsou mozek a srdce, jejichž selhání rychle vede ke smrti.

Příznaky otravy

Příznaky se objevují velmi rychle, v závislosti na dávce a způsobu expozice.

• Nízké koncentrace: Bolest hlavy, závratě, slabost, nevolnost, zmatenost, zrychlené dýchání.
• Vysoké koncentrace: Křeče, ztráta vědomí, zástava dechu a srdeční činnosti, smrt během několika minut.

Léčba a protijedy

Léčba otravy kyanovodíkem musí být zahájena okamžitě. Spočívá v podání protijedů (antidot), které mají za cíl vyvázat kyanidový iont z cytochrom c oxidázy. Klasická léčba zahrnuje: 1. Amylnitrit (inhalace) a dusitan sodný (intravenózně): Tyto látky oxidují železo v hemoglobinu na Fe³⁺, čímž vzniká methemoglobin. Kyanidový iont se váže na methemoglobin ochotněji než na cytochrom c oxidázu, čímž se enzym uvolní. 2. Thiosíran sodný (intravenózně): Působí jako donor síry a pomocí enzymu rhodanázy přeměňuje toxický kyanid na mnohem méně toxický thiokyanatan, který je vyloučen močí.

Modernější a bezpečnější alternativou je hydroxokobalamin (vitamín B₁₂a), který se přímo váže s kyanidem za vzniku netoxického kyanokobalaminu (vitamínu B₁₂).

Manipulace s kyanovodíkem vyžaduje extrémní bezpečnostní opatření, včetně speciálních ochranných oděvů, dýchacích přístrojů a neustálé detekce plynu v ovzduší.

💡 Pro laiky

Představte si, že každá buňka ve vašem těle je jako malý motor, který ke svému chodu potřebuje spalovat kyslík. Kyslík je do buněk přiváděn krví. Kyanovodík funguje jako písek nasypaný do tohoto motoru. Konkrétně zablokuje klíčovou součástku (enzym zvaný cytochrom c oxidáza), která umožňuje buňce kyslík "spálit" a získat z něj energii. I když je v krvi kyslíku dostatek, buňky ho nemohou využít a v podstatě se udusí. Protože mozek a srdce potřebují nejvíce energie, jsou postiženy jako první a nejtěžší, což vede k rychlému kolapsu a smrti.

Šablona:Aktualizováno