Циан (вещество)

Циа́н (дициа́н, цианоге́н, устар. синерод), (CN)₂ — динитрил щавелевой кислоты, бесцветный чрезвычайно токсичный и огнеопасный газ с резким неприятным запахом; температура плавления t_пл = −27,8 °C; температура кипения t_кип = −21,15 °C; ограниченно растворим в воде, лучше — в спирте, диэтиловом эфире, уксусной кислоте.

Циан
Общие
Систематическое наименование	Циан, этандинитрил
Традиционные названия	Цианоген дициан, динитрил щавелевой кислоты
Хим. формула	C₂N₂
Физические свойства
Состояние	чрезвычайно ядовитый газ с резким запахом
Молярная масса	52,04 г·моль−1
Плотность	0,95 г·см−3 (жидкость, −21 °C) 2,38 г·л−1 (газ, 0 °C, 1013 мбар)
Термические свойства
Т. плав.	−34,3 ℃ −28 ℃
Т. кип.	−21 ℃ −20,7 ℃
Давление пара	0,49 МПа (20 °C)
Химические свойства
Растворимость в воде	45020 мл/100 мл
Растворимость в этаноле	23020 мл/100 мл
Растворимость в диэтиловом эфире	50018 мл/100 мл
Классификация
Номер CAS	460-19-5
PubChem	9999
ChemSpider	9605
Номер EINECS	207-306-5
RTECS	GT1925000
ChEBI	29308
Номер ООН	1026
SMILES
C(#N)C#N
InChI
InChI=1S/C2N2/c3-1-2-4
Безопасность
ЛД50	15 мг/кг
Токсичность	Чрезвычайно ядовит
NFPA 704	4 4 2 POI
Приводятся данные для стандартных условий (25 ℃, 100 кПа), если не указано иное.

Химические свойства

При длительном нагревании (400 °C) превращается в аморфный полимер — парациан (CN)_x: (x = 2000—3000), который при 800 °C полностью деполимеризуется. Для циана характерны т. н. псевдогалогенные свойства: подобно галогенам (хлор, бром) он взаимодействует с водными растворами щелочей:

${\mathsf {(CN)_{2}+2KOH\rightarrow KCN+KCNO+H_{2}O}}$

Горит на воздухе пламенем светло-фиолетового цвета. При сгорании в чистом кислороде температура пламени может превышать 4500 °C.

${\mathsf {(CN)_{2}+2O_{2}\rightarrow 2CO_{2}\!\uparrow +N_{2}\!\uparrow }}$

Получение

• Получают в промышленности каталитическим окислением синильной кислоты:

• кислородом в присутствии серебряного катализатора:

${\mathsf {4HCN+O_{2}\ {\xrightarrow {Ag}}\ 2(CN)_{2}+2H_{2}O}}$

• хлором на активированном угле:

${\mathsf {2HCN+Cl_{2}\ {\xrightarrow {C}}\ (CN)_{2}+2HCl}}$

• диоксидом азота:

${\mathsf {2HCN+NO_{2}\rightarrow (CN)_{2}+NO+H_{2}O}}$

• В лаборатории получают окислением цианидов двухвалентной медью Cu (II) в водных растворах:

${\mathsf {4CN^{-}+2Cu^{2+}\!\rightarrow (CN)_{2}+2CuCN}}$

Реакция протекает аналогично взаимодействию двухвалентного катиона меди с иодид-ионом до образования I₂ + CuI

• Взаимодействие простых веществ. Реакция протекает под действием электрического разряда:

$\ \ \ \ {\mathsf {2C+N_{2}\rightleftarrows C_{2}N_{2}}}$

• Дегидратацией амида щавелевой кислоты (CONH₂)₂

$\ \ \ \ {\mathsf {H_{2}NOC-CONH_{2}\rightarrow (CN)_{2}+2H_{2}O}}$

• Образуется при пиролизе азотсодержащих органических соединений и поэтому в малых количествах содержится в коксовом и доменном газах.

Нахождение в природе

Циан спектроскопически обнаружен в кометах, в том числе на межзвёздной комете 2I/Borisov, а также в атмосфере Титана.

Применение

Используется в органическом синтезе (получение оксамида) и сваривании металлов.

В 1824 году немецкий химик Фридрих Вёлер получил из дициана и воды щавелевую кислоту.

Биологическое действие и безопасность

• Дициан чрезвычайно ядовит, однако по токсичности уступает синильной кислоте (фактор от 2 до 10) и её солям, которые называются цианидами. Граница восприятия человеком характерного запаха «миндаля» лежит значительно выше, чем у синильной кислоты, тем не менее циан является очень опасным газом. Вначале происходит резорбирование циана организмом и последующий распад С-С связи. Механизм его токсического действия похож на механизм действия синильной кислоты: блокада трёхвалентного железа в системе клеточного дыхания (Цитохром с-оксидазы) и, как следствие, «удушье» на клеточном уровне.
• Горюч, легко воспламеним, образует с воздухом взрывные смеси.

Литература

• Brotherton Т. К., Lynn J. W., The synthesis and chemistry of cyanogen, «Chemical reviews», 1959, v. 59, ? 5, p. 841
• Arnold F. Holleman, Nils Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. Auflage, de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1.
• Справочник химика / Редкол.: Никольский Б. П. и др.. — 3-е изд., испр. — Л.: Химия, 1971. — Т. 2. — 1168 с.
• Лидин Р.А., Молочко В.А., Андреева Л.Л. Химические свойства неорганических веществ.