सायनाइड

साइनाइड एक प्राकृतिक रूप से, तेजी से अभिनय करने वाला, विषाक्त रसायन है जो कई विभिन्न रूपों में मौजूद हो सकता है।रसायन विज्ञान में, साइनाइड (यूनानी के केयनोस 'डार्क ब्लू' से) एक रासायनिक यौगिक है जिसमें C≡N कार्यात्मक समूह होता है। इस समूह को साइनो समूह के रूप में जाना जाता है, इसमें एक कार्बन परमाणु त्रि-बंधित होता है जो एक नाइट्रोजन परमाणु से जुड़ा होता है। अकार्बनिक साइनाइड यौगिक में, साइनाइड समूह (ऋणायन) −C≡N. घुलनशील नमक (रसायन विज्ञान) के रूप में मौजूद है। सोडियम साइनाइड (NaCN और पोटेशियम साइनाइड (KCN) जैसे घुलनशील लवण अत्यधिक विषाक्त होते हैं। हाइड्रोसायनिक अम्ल, जिसे हाइड्रोजन साइनाइड या एचसीएन के रूप में भी जाना जाता है, एक अत्यधिक वाष्पशील तरल है जो बड़े पैमाने पर औद्योगिक रूप से उत्पादित होता है। यह साइनाइड लवण के अम्लीकरण से प्राप्त होता है।

कार्बनिक साइनाइड्स को आमतौर पर नाइट्रिलस कहा जाता है। नाइट्राइल में, C≡N समूह कार्बन से सहसंयोजक बंध द्वारा जुड़ा होता है। उदाहरण के लिए, एकेटोनिट्राइल में (CH₃−C≡N), साइनाइड समूह मिथाइल (−CH3) से बंधा होता है। हालांकि नाइट्राइल आमतौर पर साइनाइड आयन नहीं छोड़ते हैं,साइनोहाइड्रिन ऐसा करते हैं और इस प्रकार विषाक्त होते हैं।

बंध

साइनाइड आयन ⁻C≡N कार्बन मोनोआक्साइड ⁻C≡O⁺ और आणविक नाइट्रोजन N≡N के साथ आइसोइलेक्ट्रॉनिक है ⁻C≡O⁺ C और N के बीच एक त्रिपक्षीय बंध मौजूद है। ऋणात्मक चार्ज कार्बन C पर केंद्रित है।

घटना

प्रकृति में

नाइजीरिया में कसावा से साइनाइड हटाना।

साइनाइड कुछ जीवाणु, कवक और शैवाल द्वारा निर्मित होते हैं। यह कई पौधों में एकएंटीफीडेंट है। साइनाइड कुछ बीजों और फलों के पत्थरों में पर्याप्त मात्रा में पाए जाते हैं, जैसे कड़वे बादाम,खुबानी, सेब और आड़ू । साइनाइड छोड़ने वाले रासायनिक यौगिकों को सायनोजेनिक यौगिक कहा जाता है। पौधों में, साइनाइड आमतौर पर साइनोजेनिक ग्लाइकोसाइड के रूप में चीनी के अणुओं से बंधे होते हैं और पौधे को शाकाहारी जीवों से बचाते हैं। कसावा जड़ (जिसे मणिक भी कहा जाता है), उष्णकटिबंधीय देशों में उगाए जाने वाला एक महत्वपूर्ण आलू-जैसे भोजन (और जिस आधार से टैपिओका बनाया जाता है) में सिआनोजेनिक ग्लाइकोसाइड भी होते हैं।

मेडागास्कर के बांस कैथारियोस्टैचिस मेडागास्केरेंसिस साइनाइड को चराई के लिए एक निवारक के रूप में पैदा करता है। जवाब में, बांस को खाने वाले गोल्डन बैम्बू लेमुर ने साइनाइड के प्रति उच्च सहनशीलता विकसित कर ली है।

अंतर्तारकीय माध्यम

साइनाइड रेडिकल •CN की पहचान अंतर्तारकीय के स्थान में की गई है। विषैली गैस, (CN)₂, आणविक बादल के तापमान को मापने के लिए प्रयोग किया जाता है।

पायरोलिसिस और दहन उत्पाद

ऑक्सीजन की कमी वाली परिस्थितियों में कुछ सामग्रियों के दहन या पायरोलिसिस द्वारा हाइड्रोजन साइनाइड का उत्पादन किया जाता है। उदाहरण के लिए, इसे आंतरिक दहन इंजन इंजन और तंबाकू के धुएं के निकास गैस में पाया जा सकता है।कुछ प्लास्टिक, विशेष रूप से जो एक्रीलोनिट्राइल से व्युत्पन्न, गर्म या जलाए जाने पर हाइड्रोजन साइनाइड छोड़ते हैं।

सहकारक (कोफ़ैक्टर)

हाइड्रोजनेज एंजाइम में साइनाइड लिगैंड होते हैं जो उनके सक्रिय स्थलों में लोहे से जुड़े होते हैं। [NiFe]-हाइड्रोजनेज में साइनाइड का जैवसंश्लेषण कार्बामॉयल फॉस्फेट से होता है, जो सिस्टीन थायोसाइनेट, CN⁻ दाता में परिवर्तित हो जाता है।

कार्बनिक व्युत्पन्न

आईयूपीएसी नामकरण में, कार्बनिक यौगिक जिनमें -C≡N कार्यात्मक समूह होता है, नाइट्राइल कहलाते हैं। नाइट्राइल का एक उदाहरण एसीटोनिट्राइल है, CH3−C≡N। नाइट्राइल आमतौर पर साइनाइड आयन नहीं छोड़ते हैं। हाइड्रॉक्सिल-ओएच और साइनाइड-सीएन के साथ एक ही कार्बन परमाणु से बंधे एक कार्यात्मक समूह को साइनोहाइड्रिन (सी (-ओएच) (-सीएन) कहा जाता है। नाइट्राइल के विपरीत, सायनोहाइड्रिडिन्स हाइड्रोजन साइनाइड छोड़ते हैं। अकार्बनिक रसायन विज्ञान में, -C≡N आयन वाले लवण को साइनाइड कहा जाता है।

अभिक्रिया

प्रोटोनेशन

सायनाइड मूल है। हाइड्रोजन सायनाइड का pK_a 9.21 है। इस प्रकार, सिनाइड लवण के समाधान के लिए हाइड्रोजन सायनाइड की तुलना में अधिक मजबूत अम्लों के अलावा हाइड्रोजन सायनाइड छोड़ते हैं।

हाइड्रोलिसिस

साइनाइड पानी में अस्थिर है, लेकिन प्रतिक्रिया लगभग 170 डिग्री सेल्सियस तक धीमी है। यह अमोनिया और फॉर्मेट देने के लिए हाइड्रोलिसिस से गुजरता है, जो साइनाइड की तुलना में बहुत कम जहरीले होते हैं: :${\ce {CN- + 2 H2O -> HCO2- + NH3}}$साइनाइड हाइड्रोलाज़ एकएंजाइम है जो इस प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करता है।

क्षारीकरण

साइनाइड आयनों के उच्च नाभिकस्नेही के कारण,साइनो समूहों को हलाइड समूह (जैसे, मिथाइल क्लोराइड पर क्लोराइड) के विस्थापन द्वारा कार्बनिक अणुओं में आसानी से पेश किया जाता है। सामान्य तौर पर, कार्बनिक साइनाइड्स को नाइट्राइल कहा जाता है। कार्बनिक संश्लेषण में, साइनाइड एक C-1 सिन्थॉन (संश्लेषण) है; यानी, कार्यात्मक होने की क्षमता को बनाए रखते हुए, इसका उपयोग कार्बन श्रृंखला को एक-एक करके लंबा करने के लिए किया जा सकता है।

${\ce {RX + CN- -> RCN + X-}}$

रेडॉक्स

साइनाइड आयन एक कम करने वाला वाहक है और आणविक क्लोरीन जैसे मजबूत ऑक्सीकरण वाहको द्वारा ऑक्सीकरण होता है (Cl₂), हाइपोक्लोराइट (ClO⁻), और हाइड्रोजन पेरोक्साइड (H₂O₂) इन ऑक्सीडाइज़र का उपयोग सोने के खनन से निकलने वाले अपशिष्टों में साइनाइड को नष्ट करने के लिए किया जाता है।

धातु की जटिलता

साइनाइड आयन संक्रमण धातुओं के साथ क्रिया करके एम-सीएन बॉन्ड साइनोमेटालेट बनाता है। यह प्रतिक्रिया साइनाइड की विषाक्तता का आधार है। इस अनायन के लिए धातुओं की उच्च निर्भरता को इसके नकारात्मक चार्ज, सघनता और संलग्न करने की क्षमता के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है।

सबसे महत्वपूर्ण साइनाइड समन्वय यौगिकों में पोटेशियम फेरोसाइनाइड और वर्णक प्रशिया नीला है, जो साइनाइड के केंद्रीय लौह परमाणु के कड़े बंधन के कारण अनिवार्य रूप से गैर-विषैले होते हैं। लोहे और कार्बन और नाइट्रोजन युक्त पदार्थों को गर्म करके, और बाद में बनाए गए अन्य साइनाइड (और इसके नाम पर) द्वारा प्रशिया नीला को पहली बार गलती से 1706 के आसपास बनाया गया था। इसके कE उपयोगों में, प्रशिया नीला नीला रंग ब्लूप्रिंट , ब्लूइंग (कपड़े), और साइनोटाइप को देता है।

निर्माण

साइनाइड बनाने के लिए इस्तेमाल की जाने वाली प्रमुख प्रक्रिया एंड्रसो प्रक्रिया है जिसमें ऑक्सीजन और प्लैटिनम उत्प्रेरक की उपस्थिति में मीथेन और अमोनिया से गैसीय हाइड्रोजन साइनाइड का उत्पादन होता है।

${\ce {2 CH4 + 2 NH3 + 3 O2 -> 2 HCN + 6 H2O}}$

सोडियम साइनाइड, अधिकांश साइनाइड का अग्रदूत, सोडियम हाइड्रॉक्साइड के साथ हाइड्रोजन साइनाइड का उपचार करके निर्मित होता है::HCN + ${\ce {HCN + NaOH -> NaCN + H2O}}$

विषाक्तता

कई साइनाइड अत्यधिक जहरीले होते हैं। साइनाइड आयन एंजाइम साइटोक्रोम सी ऑक्सीडेज (जिसे aa₃ के रूप में भी जाना जाता है) का एक एंजाइम अवरोधक है), जो यूकेरियोट कोशिकाओं के माइटोकॉन्ड्रिया की आंतरिक माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली पाए जाने वाले इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला का चौथा परिसर है। यह इस प्रोटीन के भीतर लोहे को जोड़ता है। इस एंजाइम के लिए साइनाइड का बंधन साइटोक्रोम सी से ऑक्सीजन तक इलेक्ट्रॉनों के परिवहन को रोकता है। नतीजतन, इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला बाधित हो जाती है, जिसका अर्थ है कि सेल अब ऊर्जा के लिए एरोबिक रूप से ATP का उत्पादन नहीं कर सकती है। । केंद्रीय तंत्रिका तंत्र और हृदय जैसे एरोबिक श्वसन पर अत्यधिक निर्भर ऊतक विशेष रूप से प्रभावित होते हैं। यह हिस्टोटॉक्सिक हाइपोक्सिया का एक उदाहरण है। सबसे खतरनाक यौगिक हाइड्रोजन साइनाइड है, जो एक गैस है और अंतःश्वसन द्वारा मारता है। इस कारण से, हाइड्रोजन साइनाइड के साथ काम करते समय बाहरी ऑक्सीजन स्रोत द्वारा आपूर्ति किया जाने वाला वायु श्वसन यंत्र पहना जाना चाहिए। हाइड्रोजन साइनाइड का उत्पादन साइनाइड नमक वाले घोल में एसिड मिला कर किया जाता है। साइनाइड के क्षारीय घोल उपयोग करने के लिए सुरक्षित हैं क्योंकि वे हाइड्रोजन साइनाइड गैस विकसित नहीं करते हैं। polyurethane के दहन में हाइड्रोजन साइनाइड का उत्पादन किया जा सकता है; इस कारण से, घरेलू और विमान फर्नीचर में उपयोग के लिए पॉलीयूरेथेन की सिफारिश नहीं की जाती है। ठोस साइनाइड की एक छोटी मात्रा का मौखिक अंतर्ग्रहण या 200 मिलीग्राम जितना छोटा सायनाइड समाधान, या 270 ppm भागों प्रति मिलियन के हवाई साइनाइड के संपर्क में आने से मिनटों में मृत्यु हो सकती है।

कार्बनिक नाइट्राइल साइनाइड आयनों को आसानी से नहीं छोड़ते हैं, और इसलिए कम विषाक्तता होती है। इसके विपरीत, ट्राइमेथिलसिलिल साइनाइड जैसे यौगिक (CH₃)₃SiCN पानी के संपर्क में आने पर आसानी से HCN या साइनाइड आयन छोड़ते हैं।

मारक

हाइड्रोक्सोकोबालामिन साइनोकोबालामिन बनाने के लिए साइटिनाइड के साथ प्रतिक्रिया करता है, जिसे गुर्दे द्वारा सुरक्षित रूप से समाप्त किया जा सकता है। इस विधि में मेथेमोग्लोबिन के गठन से बचने का लाभ है (नीचे देखें). इस एंटीडोट किट को साइनोकिट ब्रांड नाम के तहत बेचा जाता है और इसे 2006 में अमेरिकी एफडीए द्वारा अनुमोदित किया गया था।

एक पुराने साइनाइड एंटीडोट किट में तीन पदार्थों का प्रशासन शामिल था: एमिल नाइट्राइट मोती (साँस लेना द्वारा प्रशासित), सोडियम नाइट्राइट , और सोडियम थायोसल्फेट । मारक का लक्ष्य फेरिक आयरन का एक बड़ा पूल उत्पन्न करना था (Fe³⁺) साइटोक्रोम के साथ साइनाइड के लिए प्रतिस्पर्धा करने के लिए a₃ (ताकि साइनाइड एंजाइम के बजाय एंटीडोट से बंध जाए)। नाइट्राट्स हीमोग्लोबिन को मेटहीमोग्लोबिन में ऑक्सीकृत करते हैं, जो साइनाइड आयन के लिए साइटोक्रोम ऑक्सीडेज के साथ प्रतिस्पर्धा करता है। सायनमेथेमोग्लोबिन बनता है और साइटोक्रोम ऑक्सीडेज एंजाइम बहाल हो जाता है। शरीर से साइनाइड को हटाने का प्रमुख तंत्र माइटोकॉन्ड्रियल एंजाइम रोडानीज़ द्वारा थियोसाइनेट में एंजाइमेटिक रूपांतरण है। थियोसाइनेट एक अपेक्षाकृत गैर-विषाक्त अणु है और गुर्दे द्वारा उत्सर्जित होता है। इस विषहरण में तेजी लाने के लिए, सोडियम थायोसल्फेट को रोडैनीज के लिए सल्फर दाता प्रदान करने के लिए प्रशासित किया जाता है, जो थायोसाइनेट के उत्पादन के लिए आवश्यक होता है।

संवेदनशीलता

न्यूनतम जोखिम स्तर (एमआरएल) विलंबित स्वास्थ्य प्रभावों या बार-बार सुब्लेथ जोखिम के बाद अर्जित स्वास्थ्य प्रभावों के लिए सुरक्षा नहीं कर सकते हैं, जैसे दमा, अस्थमा, या ब्रोंकाइटिस। पर्याप्त डेटा संचित होने के बाद एमआरएल को संशोधित किया जा सकता है।

अनुप्रयोग

खनन

साइनाइड मुख्य रूप से चांदी और सोने के खनन के लिए उत्पादित किया जाता है: यह इन धातुओं को अन्य ठोस पदार्थों से अलग करने की अनुमति देने में मदद करता है। साइनाइड प्रक्रिया में, बारीक पिसा हुआ उच्च-श्रेणी का अयस्क साइनाइड के साथ मिलाया जाता है (लगभग 1:500 भागों NaCN से अयस्क के अनुपात में); निम्न-श्रेणी के अयस्कों को ढेर में किया जाता है और साइनाइड समाधान (लगभग 1:1000 भागों NaCN से अयस्क के अनुपात में) के साथ छिड़का जाता है। कीमती धातुओं को सायनाइड आयनों द्वारा घुलनशील व्युत्पन्न बनाने के लिए जटिल किया जाता है, उदाहरण के लिए, [Ag(CN)₂]⁻ (डाइसानोअर्जेंटेट (आई)) और [Au(CN)₂]⁻ (डाइसानोअर्जेंटेट (आई))। चांदी कम नोबल धातु है| सोने की तुलना में महान और अक्सर सल्फाइड के रूप में होता है, जिस स्थिति में रेडॉक्स का आह्वान नहीं किया जाता है (नहीं O₂ आवश्यकता नहीं है)। इसके बजाय, एक विस्थापन प्रतिक्रिया होती है:

${\ce {Ag2S + 4NaCN + H2O -> 2 Na[Ag(CN)2] + NaSH + NaOH}}$

$4\text{Au}+8\text{NaCN}+{\text{O}}_2^{}+2{\text{H}}_2^{}$