Υδροκυάνιο

Ιστορία

Το υδροκυάνιο απομονώθηκε για πρώτη φορά από μια μπλε χρωστική, το πρωσικό μπλε, που ήταν γνωστή από το 1704, αλλά η δομή της ήταν άγνωστη. Στις μέρες μας είναι γνωστό ότι είναι  πολυμερές συναρμογής με πολύπλοκη δομή  και εμπειρικό τύπο ένυδρου σιδηροκυανιούχου σιδήρου {Fe₄{Fe(CN)₆]₃·xH₂O}.  Το 1752 ο Γάλλος χημικός Πιέρ Μακέ (Pierre Macquer) διαπίστωσε ότι το πρωσικό μπλε μπορούσε να μετατραπεί σε οξείδιο του σιδήρου και σε ένα άγνωστο πτητικό συστατικό, το υδροκυάνιο. Διαπίστωσε, ακόμη, ότι αυτές οι δύο ουσίες μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την ανασύσταση της χρωστικής. Στη συνέχεια, παράχθηκε για πρώτη φορά  από το Σουηδό χημικό  Καρλ Γουΐλλιαμ Σέλε (Carl Wilhelm Scheele) το 1782, που έδωσε στη (νέα τότε ένωση) τη γερμανική ονομασία «blausäure», που σημαίνει «μπλε οξύ», λόγω του όξινου χαρακτήρα του στο νερό και της παραγωγής του από το μπλε χρώμα. Στα αγγλικά (η ένωση αυτή) έγινε γνωστή ως «prussic acid» (δηλαδή «πρωσικό οξύ»). 
Το 1787, ο Γάλλος χημικό Κλαούντ Λουΐς Μπερθολλέ (Claude Louis Berthollet) απέδειξε ότι το πρωσικό οξύ δεν περιέχει οξυγόνο  . Αυτή ήταν μια σημαντική συνεισφορά στην οξεοβασική θεωρία, αφού (τότε) θεωρούνταν ότι τα οξέα πρέπει να περιέχουν οξυγόνο,  εξού και η ονομασία του στοιχείου, αφού η λέξη «οξυγόνο» προήλθε από τις ελληνικές λέξεις «ὀξύ» + «γεννῶ», δηλαδή «αυτό που γεννά οξέα». Το 1811, ο Ζοσέφ Λουΐς Γκαίυ - Λουσάκ (Joseph Louis Gay-Lussac) παρασκεύασε χημικά καθαρό υγροποιημένο υδροκυάνιο. Η κυανιούχος ρίζα (-CN) έλαβε την ονομασία της από την αρχαία ελληνική λέξη για το μπλε χρώμα «κυανοῦς», και πάλι ως συνέπεια της προέλευσής της από το πρωσικό μπλε.

Το υδροκυάνιο και η προέλευση της ζωής

Το υδροκυάνιο μαζί με το ακετυλένιο και το νερό πιστεύεται ότι είναι πρόδρομες ενώσεις αμινοξέων και νουκλεϊκών οξέων (βλέπε χημικές ιδιότητες). Είναι πιθανό, αν και δεν έχει πλήρως επιβεβαιωθεί, ότι το υδροκυάνιο έπαιξε κάποιο ρόλο στη δημιουργία της Ζωής στον πλανήτη μας. Οι χημικές αντιδράσεις όμως που έλαβαν χώρα πριν πολλά εκατομμύρια χρόνια δεν έχουν επιβεβαιωθεί ολοκληρωτικά στα εργαστήρια. Πάντως γίνονται μελέτες για να εξακριβωθεί ο ακριβής ρόλος του υδροκυανίου στη σύνθεση των πρωταρχικών οργανικών ενώσεων.

Το υδροκυάνιο στο διάστημα

Υδροκυάνιο έχει ανιχνευθεί σε νεφελώματα και στη μεσοαστρική ύλη. Έχουν γίνει εκτεταμένες μελέτες για τους τρόπους σύνθεσης υδροκυανίου σε διάφορα περιβάλλοντα και εξετάζεται η χρήση του ως ιχνηθέτης για μεγάλη ποικιλία αστρονομικών διαδικασιών. Το HCN μπορεί να παρατηρηθεί και από επίγεια τηλεσκόπια. Επίσης έχουν παρατηρηθεί και οι καθαρές περιστροφικές μεταπτώσεις J = 1 → 0, J = 3 → 2, J = 4 → 3 και J = 10 → 9.

Το HCN σχηματίζεται στα μεσοαστρικά νέφη με μία από δύο κύριες διεργασίες : είτε μέσω της αντίδρασης CH₂ + N → HCN + H, είτε με τον ανασυνδυασμό HCNH⁺ + e⁻ → HCN + H ο οποίος συμμετέχει στο σχηματισμό του HCN κατά 30%. Αποικοδομείται στα ίδια νέφη με διάφορους τρόπους (φωτοδιάσπαση, διαδικασία σκοτεινού πυρήνα) που εξαρτώνται από τη θέση του στο νέφος.

Παρασκευές

Το υδροκυάνιο παρασκευάζεται σε περιορισμένες ποσότητες από διάφορους συνδυασμούς αντιδράσεων μεταξύ υδρογόνου, άνθρακα, αμμωνίας ή αζώτου. Σε μεγάλες ποσότητες παράγεται ως παραπροϊόν της παραγωγής ακρυλονιτριλίου από την επεξεργασία αποβλήτων. Ενδεικτικά αναφέρεται ότι το 2007, στις Η.Π.Α. η ζήτηση υδροκυανίου ήταν περίπου 850000 τόννοι.

Φυσικές ιδιότητες

Το υδροκυάνιο είναι υγρό πτητικό, άχρωμο, με οσμή πικραμύγδαλων, ευδιάλυτο στο νερό, σφοδρό δηλητήριο. Τα κυανιούχα αλκάλια είναι ευδιάλυτα στο νερό.

H βενζοϊνική συμπύκνωση

Κατά την προσθήκη HCN στις αρωματικές αλδεΰδες, οι κυανυδρίνες που σχηματίζονται αρχικά έχουν όξινο το α-Η και ιοντίζονται προς καρβανιόντα, τα οποία προσβάλλουν τον καρβονυλικό C αναλλοίωτης αλδεΰδης και από το προϊόν προσθήκης αποβάλλεται HCN. Έτσι ο ρόλος του υδροκυανίου είναι καταλυτικός και η αντίδραση παίρνει άλλη τροπή, με σχηματισμό από τη βενζαλδεΰδη μιας α-υδροξυκετόνης της "βενζοΐνης" :

Χρήσεις

Το HCN χρησιμοποιείται για την παρασκευή κυανιούχου νατρίου και κυανιούχου καλίου, τα οποία χρησιμοποιούνται σε μεταλλουργικές διεργασίες (μέθοδος κυανίωσης ή υγρή οδός μεταλλουργίας αργύρου και χρυσού) και σε λουτρά επιμεταλλώσεων. 
Μέσω των κυανιδρινών, παρασκευάζεται μεγάλη ποικιλία χρήσιμων οργανικών ενώσεων στις οποίες συμπεριλαμβάνονται ο μεθακρυλικός μεθυλεστέρας (από την ακετόνη), το αμινοξύ μεθειονίνη (μέσω της σύνθεσης Strecker), και οι χηλικές ενώσεις αιθυλενοδιαμινοτετραοξικό οξύ (EDTA) και νιτριλοτριοξικό οξύ (ΝΑΤ). Μέσω της προσθήκης του στο βουταδιένιο προκύπτει αδιπονιτρίλιο από το οποίο παράγεται το νάιλον 66.