Cyanide

Cyanide hay xyanua (tên Tiếng Việt bắt nguồn từ Tiếng Pháp cyanure) là một hợp chất hóa học có chứa nhóm cyano (C≡N), bao gồm một nguyên tử carbon liên kết ba với một nguyên tử nitơ.

Tiếp xúc với một lượng lớn cyanide có thể gây tổn hại cho não và tim mạch, nếu tiếp xúc ở liều lượng thấp có thể gây những hậu quả như khó thở, đau tim, nôn mửa, thay đổi máu, đau đầu, làm rộng tuyến giáp. Chỉ cần 50–200 mg cyanide hoặc hít phải 0,2% khí cyanide, có thể giết chết ngay lập tức một người trưởng thành. Cyanide được dùng làm thuốc độc rất nhiều từ xa xưa, nhất là hydro cyanide được chế độ Quốc xã ở Đức sử dụng để xử tử tập thể trong phòng hơi ngạt trong suốt thời kỳ Holocaust.

Nguồn gốc 
Cyanide được tìm thấy trong những hợp chất (là những chất được hình thành từ hai hay nhiều hóa chất). Cyanide có thể phản ứng với kim loại và những hợp chất hữu cơ khác (hợp chất chứa Carbon). Natri cyanide và kali cyanide là những hợp chất cyanide đơn giản. Cyanide có thể được sản sinh ra bởi vi khuẩn, nấm và được  tìm thấy trong một số thức ăn và thực vật. Trong cơ thể của con người, cyanide có thể kết hợp với một loại hóa chất (hydroxocobalamin) để hình thành vitamin B12 (cyanocobalamin). Trong những loại thức ăn được chế biến từ thực vật; bao gồm quả hạnh, những hạt chồi của cây kê, cây đậu, đậu tương, đậu nành, rau bi-na (rau chân vịt), măng tre, rễ cây sắn, bột sắn hột tapioca.

Phần lớn lượng cyanide có trong nước và đất xuất phát từ những quá trình công nghiệp. Nguồn thải chính của cyanide vào trong nước là nguồn thải từ quá trình khai thác mỏ, công nghiệp hóa chất hữu cơ, những công việc liên quan đến sắt và thép; đặc biệt trong công nghiệp luyện thép, Cyanide là độc chất chính gây ô nhiễm; và những phương pháp xử lý chống lãng phí nước của con người. Những nguồn cyanide khác xuất phát từ xe cộ, từ những ngành công nghiệp hóa học, chất đốt từ những nhà dân trong thành phố và thuốc trừ sâu có chứa cyanide. Cyanide có trong những bãi chôn lấp có thể làm nhiễm bẩn nguồn nước ngầm.

Cyanide được xem là một chất độc mạnh và phản ứng nhanh. HCN, NaCN, KCN,.... hình thành từ cyanide và có mặt trong môi trường là kết quả tất yếu của những hoạt động công nghiệp.

Tính chất hóa học
Cyanide là muối của axit cyanhydric. Phần lớn các muối cyanide không tan trong nước. Muối cyanide tan trong nước bị thủy phân thành môi trường kiềm. Cyanide là muối của một axit rất yếu (yếu hơn axit cacbonic) nên dễ bị các axit mạnh hơn đẩy ra khỏi các dung dịch muối của nó. Thí dụ:
2NaCN + H2SO4 → Na2SO4 + 2HCN
Axit cyanhydric và các cyanide bị oxy hóa bởi oxy trong không khí chuyển thành cyanat:
2CN− + O2 → 2CNO−
Ở dung dịch loãng 1⁄5000 trong 5 tháng HCN bị phân hủy hết:
HCN + 2H2O → HCOONH4 (amoni fomat)
2HCN + 2H2S + O2 → 2HCNS + 2H2O (axit thiocyanic)
Các muối cyanide kim loại kiềm bị carbon dioxide trong không khí phân hủy tạo thành HCN.
2NaCN + CO2 + H2O → 2HCN + Na2CO3
Vì vậy phải bảo quản muối kim loại cyanide trong thùng kín, để ở chỗ mát.

Các muối cyanide tan trong nước, dễ tạo với các cyanide không tan thành các ion phức. Axit nitric tác dụng với các chất hữu cơ như axit malic, acid citric, ancaloit, tanin cũng tạo nên HCN. Qua đó cắt nghĩa việc tạo nên các glucoside cyanhydric ở một số thực vật.

Các aldehyde, đường cũng phá hủy được HCN:
C6H12O6 + HCN → C7H13O6N
Trong một số các cây cối, thực vật có chứa các dẫn xuất hữu cơ của axit cyanhydric, ví dụ: hạnh nhân đắng, nhân quả mận, lá trúc anh đào, rễ sắn, măng tre nứa, nấm, các hạt lá và cành loại đậu phaseolus lunatus. Dầu hạnh nhân đắng có chứa amogdalis C20H27NO11 do tác dụng của men emulsin hay synaptase sẽ bị thủy phân và giải phóng HCN:
C20H27NO11 + 2H2O → C7H6O + 2C6H12O6 + HCN
Trong dầu hạnh nhân đắng cứ 1,5 g dầu thì có 0,24 g HCN. Lượng HCN chứa trong năm, sáu hạt hạnh nhân đủ giết chết một em bé.

Trong hạt đậu có chất phaseolumatin C10H17NO6 do tác dụng của men phaseosaponin sẽ thủy phân và giải phóng HCN:

C10H17NO6 + H2O → C6H12O66 + CH3-CO-CH3 + HCN

Ngoài ra ta cần phải xét đến 2 hợp chất khác của cyanide: 
Thiocyanat (SCN-) là nhóm những hợp chất được hình thành khi lưu huỳnh, cacbon và nitơ kết hợp với nhau. Thiocyanat được tìm thấy trong nhiều thức ăn và thực vật; tuy nhiên, chúng được sinh ra chủ yếu từ những phản ứng giữa cyanide tự do và lưu huỳnh. Phản ứng này xảy ra trong môi trường (ví dụ, trong những dòng chất thải có chứa cyanide) và trong cơ thể con người sau khi nuốt hoặc hấp thụ cyanide. Nguồn thải từ quá trình khai thác than, vàng, bạc và những mỏ công nghiệp làm cho thiocyanat có mặt trong nước là chủ yếu. Thiocyanat trong đất là kết quả của việc sử dụng trực tiếp hóa chất diệt cỏ dại và sử dụng bừa bãi những sản phẩm từ quá trình công nghiệp. Những nguồn kém phần quan trọng hơn được thoát ra từ những thực vật bị hư, thối rữa như cây mù tạc, cải xoăn và cải bắp.
Amoni thiocyanat được sử dụng giống như là một thành phần trong điều chế thuốc kháng sinh, thuốc diệt côn trùng, nhiên liệu cho tên lửa, những chất dính và là thành phần trong những que diêm. Nó cũng được sử dụng trong những quy trình nhiếp ảnh, làm tăng độ bền của vải lụa và diệt cỏ dại.

Điều chế
Quy trình chính được sử dụng để sản xuất cyanide là quy trình Andrussow, trong đó hydro cyanide ở thể khí được sản xuất từ metan và amonia với sự có mặt của oxy và chất xúc tác bạch kim.
2CH4 + 2NH3 + 3O2 → 2HCN + 6H2O
Natri cyanide được sản xuất bằng cách cho hydro cyanide tác dụng với natri hydroxide:
HCN + NaOH → NaCN + H2O

Sự tồn tại và chuyển hóa của các hợp chất cyanide trong môi trường
Cyanide đi vào trong nước, không khí và đất là kết quả của những quá trình tự nhiên và hoạt động công nghiệp của con người. Trong môi trường không khí, cyanide xuất hiện chủ yếu ở dạng khí là hydro cyanide. Một lượng nhỏ cyanide trong không khí khi xuất hiện sẽ có dạng như một đám bụi nhỏ. Cuối cùng lượng bụi này sẽ lắng xuống mặt đất và mặt nước. Khi mưa và có tuyết rơi sẽ giúp loại bỏ đi lượng cyanide có trong không khí. Tuy nhiên, khí hydro cyanide không dễ dàng loại bỏ bằng cách lắng xuống, mưa hay là tuyết. Thời gian bán phân hủy của khí hydro cyanide trong không khí khoảng từ 1 đến 3 năm. Trong môi trường nước, hầu hết cyanide ở trên bề mặt nước sẽ hình thành hydro cyanide và bay hơi. cyanide ở trong nước sẽ được chuyển thành những chất bớt độc hại hơn nhờ những vi sinh vật hoặc sẽ hình thành một phức chất với kim loại, ví dụ như sắt. Người ta chưa xác định được thời gian bán phân hủy của cyanide trong nước. cyanide trong nước không tích tụ lại trong cơ thể của cá, đó là điều chúng ta cảm thấy an tâm khi ăn cá.  Trong môi trường đất, cyanide có thể hình thành hydro cyanide và bay hơi đi. Trong đất luôn có những vi sinh vật có khả năng phân hủy, biến đổi cyanide thành những hóa chất khác. Đôi khi cyanide không bị phân hủy trong đất bởi các vi sinh vật nhưng nó không thường xuyên thấm vào mạch nước ngầm. Tuy nhiên, cyanide được tìm ra ở mạch nước ngầm ở dưới một vài nền đường. Với sự tập trung một lượng lớn, cyanide trở nên độc hại cho những vi sinh vật trong đất. Vì vậy những vi sinh vật này không còn khả năng chuyển hóa cyanide thành những dạng chất hóa học khác nữa, như vậy cyanide có thể thấm qua đất vào mạch nước ngầm.  Đối với thiocyanat, những gì sẽ xảy khi chúng có mặt trong môi trường ít được biết đến. Trong đất và nước, nhờ những vi sinh vật, thiocyanat được chuyển hóa thành những dạng chất khác. Ở nhiệt độ bình thường (30 ℃), sự bay hơi hoặc thấm hút bề mặt (liên kết với đất) không quan trọng đối với thiocyanat ở trong đất.

Hình thức chuyển hóa, tồn lưu và tác động của cyanide trong cơ thể sinh vật: cyanide ngăn cản việc lấy oxy của những tế bào trong cơ thể làm cho những tế bào này chết đi, ở mức độ cao hơn có thể gây chết người nhanh chóng do bị ngạt thở. Dấu hiệu đặc trưng của cá khi bị nhiễm cyanide là mang đỏ rực lên do cyanide tác động lên oxydaza-men chuyển oxy từ máu vào mô. Nếu có các phức chất đi kèm thì cyanide sẽ bớt độc hơn. Cyanide đi vào cơ thể con người khi chúng ta thở, ăn, và uống nước có chứa cyanide. Ngoài ra, cyanide còn vào cơ thể con người qua da, hình thức này chỉ phổ biến khi con người làm việc trong môi trường có liên quan đến cyanide. Một khi cyanide đã vào cơ thể con người, chúng nhanh chóng đi vào máu. Cyanide được chuyển thành thiocyanat, ít độc hơn, và được đào thải khỏi cơ thể qua đường phân. Tuy nhiên, có những trường hợp cyanide trong cơ thể lại kết hợp với hydroxocobalamin hình thành nên B12. Vitamin B12 là một chất hóa học có chứa cyanide rất có lợi cho cơ thể con người. Nó giúp bạn ngăn ngừa bệnh thiếu máu do thiếu sắt. cyanide được quy định ở một liều lượng cho phép trong vitamin B12 để nó không thể trở thành nguồn cyanide và gây hại cho cơ thể. Một lượng nhỏ cyanide khi vào cơ thể bị biến đổi thành carbon dioxide (CO2), sẽ được đào thải khỏi cơ thể khi chúng ta thở. Hầu hết cyanide và các sản phẩm của nó sẽ ra khỏi cơ thể trong vòng 24h sau khi bị nhiễm. Những hình thức kể trên giống nhau ở người và động vật.

Cách xử lý và nhận biết
Thông thường, khi tiếp xúc với muối cyanide như natri cyanide sẽ bị ngộ độc. Thậm chí người bị ngộ độc không hề hay biết mình bị nhiễm cyanide. Sau đây là các dấu hiệu nhận biết, được chia làm 3 giai đoạn.
Giai đoạn 1: Là giai đoạn kích động, người bị nhiễm độc sẽ có dấu hiệu lo lắng, kích động, thở nhanh và lú lẫn.
Giai đoạn 2: Người bị nhiễm sẽ bắt đầu co giật, khó thở, tụt huyết áp và bị giảm thông khí.
Giai đoạn 3: cũng là giai đoạn cuối: Giảm trương lực cơ và mất phản xạ, bị trụy tim mạch, hạ oxy trong máu và dẫn đến tử vong.
Cần đến cơ sở y tế nhanh nhất nếu nhận thấy dấu hiệu 1 trong 3 giai đoạn trên.

Nếu phát hiện những dấu hiệu trên, cần đưa người bị nhiễm độc natri cyanide đến cơ sở y tế gần nhất để cấp cứu một cách nhanh nhất. Bởi hóa chất này là loại độc chất có khả năng phản ứng nhanh, trong vòng 2 giờ đồng hồ nếu không được chữa trị kịp thời sẽ gây tử vong.

Vì vậy, những người thường tiếp xúc với loại hóa chất này cần chú ý đến các dấu hiệu ban đầu để sớm phát hiện và chữa trị loại bỏ chất độc.

Tham khảo

Liên kết ngoài

ATSDR medical management guidelines for cyanide poisoning (US) 
HSE recommendations for first aid treatment of cyanide poisoning (UK)
hydro cyanide and cyanides (CICAD 61)
IPCS/CEC Evaluation of antidotes for poisoning by cyanides
National Pollutant Inventory—Cyanide compounds fact sheet
Eating apple seeds is safe despite the small amount of cyanide
Toxicological Profile for Cyanide, U.S. Department of Health and Human Services, July 2006

Thông tin an toàn (bằng tiếng Pháp):
Institut national de recherche et de sécurité (1997). "Cyanure d'hydrogène et solutions aqueuses". Fiche toxicologique n° 4, Paris: INRS, 5 pp. (PDF file, )
Institut national de recherche et de sécurité (1997). "Cyanure de sodium. Cyanure de potassium". Fiche toxicologique n° 111, Paris: INRS, 6 pp. (PDF file, )

Chất độc
Độc chất học
Anion
Dược lý học
Hợp chất cyanide