ציאניד

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
יון הציאניד -CN מלמעלה:1.
מבנה הקשר הקוולנטי וזוגות אלקטרונים לא קושרים
2. מודל מרחבי
3. משטח פוטנציאלי אלקטרוסטטי (פיזור מטען)
4. זוג בודד של פחמן בתצוגת HOMO/LUMO

ציאניד הוא תרכובת כימית רעילה, המכילה 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" בתרכובת "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 להיקשר ליוני ברזל במערכת הנשימה התאית.

קישור ציאניד למתכות[עריכת קוד מקור | עריכה]

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.

סוגי קומפלקסים של ציאניד[עריכת קוד מקור | עריכה]

  • 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.

שימוש בציאניד לכרייה[עריכת קוד מקור | עריכה]

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

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

  1. 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 זיהום 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 משני גרם זהב לטון) נדרשים 500 עד 1000 ק"ג ציאניד לק"ג זהב‏[1].

רעילות של ציאניד[עריכת קוד מקור | עריכה]

הזיקה החזקה של הציאניד למתכות, ובפרט ליונים של ברזל תלת-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.

טיפול בהרעלת ציאניד[עריכת קוד מקור | עריכה]

לציאניד נטייה חזקה להיקשר בחוזקה ליון הברזל הדו ערכי (Feric) המצוי בחלבונים חיוניים רבים בדם (כמו האנזים ציטוכרום אוקסידאז והחלבון המוגלובין), ובכך הוא מנטרל את יכולתם לפעול. בהיקשרו ליון הברזל, מחמצן אותו ליון ברזל תלת ערכי (Ferrous). המוגלובין עם ברזל מחומצן, המכונה מתהמוגלובין (methemoglobin), אינו יכול לקשור עוד חמצן, והקישור הוא בלתי הפיך. תהליך זה מכונה "מתהמוגלובינמיה" (methemoglobinemia), והוא מביא לחנק תאי מהיר. מטהמוגלובינמיה יכולה להיגרם גם על ידי מחמצנים אחרים, כנתרן ניטריט NaNO2 ו-amyl nitrite. בהרעלת מתהמוגלובין ניתן לעתים לטפל בעזרתsodium thiosulfate - Na2S2O3, המסייע לפירוק מט-המוגלובין להמוגלובין ולתיאוציאנט.

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 עמם גלולת ציאניד או שהותקנה אמפולת ציאניד בתוך אחת משיניהם על מנת שיוכלו להתאבד.

הערות שוליים[עריכת קוד מקור | עריכה]

  1. ^ :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