En química , un cianuro (del griego kyanos ' azul oscuro ') es un compuesto químico que contiene un grupo funcional C≡N . Este grupo, conocido como grupo ciano , está formado por un átomo de carbono con triple enlace a un átomo de nitrógeno . [1]
En los cianuros inorgánicos , el grupo cianuro está presente como anión cianuro − C≡N . Este anión es extremadamente venenoso . Las sales solubles como el cianuro de sodio (NaCN) y el cianuro de potasio (KCN) son muy tóxicas. [2] El ácido cianhídrico , también conocido como cianuro de hidrógeno, o HCN, es un líquido altamente volátil que se produce a gran escala industrialmente. Se obtiene por acidificación de sales de cianuro.
Los cianuros orgánicos suelen denominarse nitrilos . En los nitrilos, el grupo −C≡N está unido mediante un enlace covalente simple al carbono. Por ejemplo, en acetonitrilo ( CH 3 −C≡N ), el grupo cianuro está unido al metilo ( −CH 3 ). Aunque los nitrilos generalmente no liberan iones cianuro, las cianhidrinas sí lo hacen y, por tanto, son tóxicas.
El ion cianuro − C≡N es isoelectrónico con el monóxido de carbono − C≡O + y con el nitrógeno molecular N≡N. Existe un triple enlace entre C y N. La carga negativa se concentra en el carbono C. [3] [4]
Los cianuros son producidos por ciertas bacterias , hongos y algas . Es un antialimentario en varias plantas. Los cianuros se encuentran en cantidades sustanciales en ciertas semillas y huesos de frutas, por ejemplo, en las almendras amargas , los albaricoques , las manzanas y los melocotones . [5] Los compuestos químicos que pueden liberar cianuro se conocen como compuestos cianogénicos. En las plantas, los cianuros suelen estar unidos a moléculas de azúcar en forma de glucósidos cianogénicos y defienden a la planta contra los herbívoros . Las raíces de yuca (también llamada mandioca), un importante alimento similar a la papa que se cultiva en países tropicales (y la base a partir de la cual se elabora la tapioca ), también contienen glucósidos cianogénicos. [6] [7]
El bambú de Madagascar Cathariostachys madagascariensis produce cianuro como elemento disuasivo del pastoreo. En respuesta, el lémur del bambú dorado , que se alimenta del bambú, ha desarrollado una alta tolerancia al cianuro.
Las enzimas hidrogenasas contienen ligandos de cianuro unidos al hierro en sus sitios activos. La biosíntesis de cianuro en las hidrogenasas de NiFe se produce a partir del carbamoil fosfato , que se convierte en cisteinil tiocianato , el donante de CN- . [8]
El radical cianuro • CN ha sido identificado en el espacio interestelar . [9] El cianógeno , (CN) 2 , se utiliza para medir la temperatura de las nubes de gas interestelar . [10]
El cianuro de hidrógeno se produce por la combustión o pirólisis de ciertos materiales en condiciones de deficiencia de oxígeno. Por ejemplo, se puede detectar en los gases de escape de los motores de combustión interna y en el humo del tabaco . Ciertos plásticos , especialmente los derivados del acrilonitrilo , liberan cianuro de hidrógeno cuando se calientan o se queman. [11]
En la nomenclatura IUPAC , los compuestos orgánicos que tienen un grupo funcional −C≡N se denominan nitrilos . [12] [13] Un ejemplo de nitrilo es el acetonitrilo , CH 3 −C≡N . Los nitrilos normalmente no liberan iones de cianuro. Un grupo funcional con un hidroxilo −OH y cianuro −CN unidos al mismo átomo de carbono se llama cianhidrina ( R 2 C(OH)CN ). A diferencia de los nitrilos, las cianhidrinas liberan cianuro de hidrógeno venenoso .
El cianuro es básico. El p K a del cianuro de hidrógeno es 9,21. Por tanto, la adición de ácidos más fuertes que el cianuro de hidrógeno a soluciones de sales de cianuro libera cianuro de hidrógeno .
El cianuro es inestable en agua, pero la reacción es lenta hasta aproximadamente 170 °C. Se somete a hidrólisis para dar amoníaco y formiato , que son mucho menos tóxicos que el cianuro: [14]
La cianuro hidrolasa es una enzima que cataliza esta reacción.
Debido a la alta nucleofilicidad del anión cianuro , los grupos ciano se introducen fácilmente en las moléculas orgánicas mediante el desplazamiento de un grupo haluro (por ejemplo, el cloruro sobre el cloruro de metilo ). En general, los cianuros orgánicos se denominan nitrilos. En síntesis orgánica, el cianuro es un sintón C-1 ; es decir, se puede utilizar para alargar una cadena de carbono en uno, conservando al mismo tiempo la capacidad de funcionalizarse. [15]
El ion cianuro es un reductor y se oxida mediante agentes oxidantes fuertes como el cloro molecular ( Cl 2 ), el hipoclorito ( ClO − ) y el peróxido de hidrógeno ( H 2 O 2 ). Estos oxidantes se utilizan para destruir los cianuros en los efluentes de la minería del oro . [16] [17] [18]
El anión cianuro reacciona con metales de transición para formar enlaces M-CN . Esta reacción es la base de la toxicidad del cianuro. [19] Las altas afinidades de los metales por este anión se pueden atribuir a su carga negativa, compacidad y capacidad para formar enlaces π.
Entre los compuestos de coordinación de cianuro más importantes se encuentran el ferrocianuro de potasio y el pigmento azul de Prusia , ambos esencialmente no tóxicos debido a la estrecha unión de los cianuros a un átomo de hierro central. [20] El azul de Prusia se fabricó accidentalmente por primera vez alrededor de 1706, calentando sustancias que contenían hierro, carbono y nitrógeno, y otros cianuros fabricados posteriormente (y que recibieron su nombre). Entre sus múltiples usos, el azul de Prusia da el color azul a planos , pavonados y cianotipos .
El principal proceso utilizado para fabricar cianuros es el proceso de Andrussow , en el que se produce cianuro de hidrógeno gaseoso a partir de metano y amoníaco en presencia de oxígeno y un catalizador de platino . [21] [22]
El cianuro de sodio, el precursor de la mayoría de los cianuros, se produce tratando cianuro de hidrógeno con hidróxido de sodio : [14]
Muchos cianuros son altamente tóxicos. El anión cianuro es un inhibidor de la enzima citocromo c oxidasa (también conocida como aa 3 ), el cuarto complejo de la cadena de transporte de electrones que se encuentra en la membrana interna de las mitocondrias de las células eucariotas . Se adhiere al hierro dentro de esta proteína. La unión del cianuro a esta enzima impide el transporte de electrones del citocromo c al oxígeno. Como resultado, la cadena de transporte de electrones se interrumpe, lo que significa que la célula ya no puede producir ATP aeróbicamente para obtener energía. [23] Los tejidos que dependen en gran medida de la respiración aeróbica , como el sistema nervioso central y el corazón , se ven particularmente afectados. Este es un ejemplo de hipoxia histotóxica . [24]
El compuesto más peligroso es el cianuro de hidrógeno , que es un gas y mata por inhalación. Por esta razón, se debe usar un respirador de aire suministrado por una fuente externa de oxígeno cuando se trabaja con cianuro de hidrógeno. [11] El cianuro de hidrógeno se produce añadiendo ácido a una solución que contiene una sal de cianuro. Las soluciones alcalinas de cianuro son más seguras de usar porque no desprenden gas cianuro de hidrógeno. El cianuro de hidrógeno puede producirse en la combustión de poliuretanos ; por esta razón, no se recomienda el uso de poliuretanos en muebles domésticos y aeronáuticos. La ingestión oral de una pequeña cantidad de cianuro sólido o una solución de cianuro de tan solo 200 mg, o la exposición a cianuro en el aire de 270 ppm , es suficiente para causar la muerte en cuestión de minutos. [24]
Los nitrilos orgánicos no liberan fácilmente iones de cianuro y, por lo tanto, tienen baja toxicidad. Por el contrario, compuestos como el cianuro de trimetilsililo (CH 3 ) 3 SiCN liberan fácilmente HCN o el ion cianuro al entrar en contacto con el agua. [25]
La hidroxocobalamina reacciona con el cianuro para formar cianocobalamina , que puede eliminarse de forma segura por los riñones. Este método tiene la ventaja de evitar la formación de metahemoglobina (ver más abajo). Este kit de antídoto se vende bajo la marca Cyanokit y fue aprobado por la FDA de EE. UU. en 2006. [26]
Un kit de antídoto contra el cianuro más antiguo incluía la administración de tres sustancias: perlas de nitrito de amilo (administradas por inhalación), nitrito de sodio y tiosulfato de sodio . El objetivo del antídoto era generar una gran reserva de hierro férrico ( Fe 3+ ) para competir por el cianuro con el citocromo a 3 (de modo que el cianuro se una al antídoto en lugar de a la enzima). Los nitritos oxidan la hemoglobina a metahemoglobina , que compite con la citocromo oxidasa por el ion cianuro. Se forma cianmetahemoglobina y se restablece la enzima citocromo oxidasa . El principal mecanismo para eliminar el cianuro del cuerpo es mediante la conversión enzimática a tiocianato mediante la enzima mitocondrial rodanasa . El tiocianato es una molécula relativamente no tóxica y se excreta por los riñones. Para acelerar esta desintoxicación, se administra tiosulfato de sodio para proporcionar un donante de azufre para la rodanasa , necesario para producir tiocianato. [27]
Es posible que los niveles mínimos de riesgo (LMR) no protejan contra los efectos retardados sobre la salud o los efectos sobre la salud adquiridos después de una exposición subletal repetida, como hipersensibilidad, asma o bronquitis . Los LMR podrán revisarse una vez que se acumulen datos suficientes. [28]
El cianuro se produce principalmente para la extracción de plata y oro : ayuda a disolver estos metales permitiendo su separación de los demás sólidos. En el proceso de cianuro , se mezcla mineral de alta calidad finamente molido con el cianuro (en una proporción de aproximadamente 1:500 partes de NaCN por mineral); Los minerales de baja ley se apilan en montones y se rocían con una solución de cianuro (en una proporción de aproximadamente 1:1000 partes de NaCN por mineral). Los metales preciosos se complejan con los aniones cianuro para formar derivados solubles, por ejemplo, [Ag(CN) 2 ] − (dicianoargentato(I)) y [Au(CN) 2 ] − (dicianoaurato(I)). [14] La plata es menos "noble" que el oro y a menudo se presenta como sulfuro, en cuyo caso no se invoca el sistema redox (no se requiere O 2 ). En cambio, se produce una reacción de desplazamiento:
El "licor preñado" que contiene estos iones se separa de los sólidos, que se desechan en un estanque de relaves o en un montón de desechos, una vez eliminado el oro recuperable. El metal se recupera de la "solución preñada" mediante reducción con polvo de zinc o mediante adsorción sobre carbón activado . Este proceso puede resultar en problemas ambientales y de salud. Una serie de desastres ambientales han seguido al desbordamiento de los estanques de residuos en las minas de oro. La contaminación de los cursos de agua con cianuro ha provocado numerosos casos de mortalidad humana y de especies acuáticas. [29]
El cianuro acuoso se hidroliza rápidamente, especialmente a la luz del sol. Puede movilizar algunos metales pesados como el mercurio, si está presente. El oro también se puede asociar con arsenopirita (FeAsS), que es similar a la pirita de hierro (oro de los tontos), en la que la mitad de los átomos de azufre se reemplazan por arsénico . Los minerales de arsenopirita que contienen oro reaccionan de manera similar con el cianuro inorgánico. [ cita necesaria ]
La segunda aplicación importante de los cianuros de metales alcalinos (después de la minería) es la producción de compuestos que contienen CN, normalmente nitrilos. Los cianuros de acilo se producen a partir de cloruros de acilo y cianuro. El cianógeno , el cloruro de cianógeno y el cloruro cianúrico trímero se derivan de cianuros de metales alcalinos.
El compuesto de cianuro nitroprusiato de sodio se utiliza principalmente en química clínica para medir los cuerpos cetónicos en orina principalmente como seguimiento de pacientes diabéticos . En ocasiones, se utiliza en situaciones médicas de emergencia para producir una rápida disminución de la presión arterial en humanos; también se utiliza como vasodilatador en investigaciones vasculares. El cobalto de la vitamina B 12 artificial contiene un ligando de cianuro como artefacto del proceso de purificación; el cuerpo debe eliminarlo antes de que la molécula de vitamina pueda activarse para uso bioquímico. Durante la Primera Guerra Mundial , los médicos japoneses utilizaron brevemente un compuesto de cianuro de cobre para el tratamiento de la tuberculosis y la lepra . [30]
Los cianuros se utilizan ilegalmente para capturar peces vivos cerca de los arrecifes de coral para acuarios y mercados de mariscos. La práctica es controvertida, peligrosa y dañina, pero está impulsada por el lucrativo mercado de pescado exótico. [31]
Se sabe que los cazadores furtivos en África utilizan cianuro para envenenar los pozos de agua y matar elefantes para obtener su marfil. [32]
Los dispositivos de cianuro M44 se utilizan en Estados Unidos para matar coyotes y otros cánidos. [33] El cianuro también se utiliza para el control de plagas en Nueva Zelanda , particularmente para las zarigüeyas , un marsupial introducido que amenaza la conservación de las especies nativas y propaga la tuberculosis entre el ganado. Las zarigüeyas pueden volverse tímidas ante los cebos, pero el uso de gránulos que contienen cianuro reduce la timidez ante los cebos. Se sabe que el cianuro mata aves nativas, incluido el kiwi en peligro de extinción . [34] El cianuro también es eficaz para controlar el dama wallaby , otra plaga marsupial introducida en Nueva Zelanda. [35] Se requiere una licencia para almacenar, manipular y utilizar cianuro en Nueva Zelanda.
Los cianuros se utilizan como insecticidas para fumigar barcos. [36] Las sales de cianuro se utilizan para matar hormigas, [37] y en algunos lugares se han utilizado como veneno para ratas [38] (el veneno menos tóxico, el arsénico , es más común). [39]
El ferrocianuro de potasio se utiliza para lograr un color azul en esculturas de bronce fundido durante la etapa final de acabado de la escultura. Por sí solo, producirá un tono de azul muy oscuro y, a menudo, se mezcla con otros productos químicos para lograr el tinte y la tonalidad deseados. Se aplica con un soplete y una brocha mientras se usa el equipo de seguridad estándar que se usa para cualquier aplicación de pátina: guantes de goma, gafas de seguridad y un respirador. La cantidad real de cianuro en la mezcla varía según las recetas utilizadas por cada fundición.
El cianuro también se utiliza en la fabricación de joyas y en ciertos tipos de fotografía , como el tono sepia .
Aunque generalmente se piensa que son tóxicos, el cianuro y las cianhidrinas aumentan la germinación en varias especies de plantas. [40] [41]
El envenenamiento deliberado de seres humanos con cianuro ha ocurrido muchas veces a lo largo de la historia. [42] Las sales comunes como el cianuro de sodio son involátiles pero solubles en agua, por lo que son venenosas si se ingieren. El cianuro de hidrógeno es un gas, lo que lo hace indiscriminadamente peligroso; sin embargo, es más liviano que el aire y se dispersa rápidamente en la atmósfera, lo que lo hace ineficaz como arma química . El envenenamiento por cianuro de hidrógeno es más efectivo en un espacio cerrado, como una cámara de gas . Lo más significativo es que el cianuro de hidrógeno liberado de las bolitas de Zyklon-B se utilizó ampliamente en los campos de exterminio del Holocausto .
Debido a la alta estabilidad de su complejación con el hierro , los ferrocianuros ( ferrocianuro de sodio E535, ferrocianuro de potasio E536 y ferrocianuro de calcio E538 [43] ) no se descomponen a niveles letales en el cuerpo humano y se utilizan en la industria alimentaria como, por ejemplo, un agente antiaglomerante en la sal de mesa . [44]
El cianuro se cuantifica mediante titulación potenciométrica , un método muy utilizado en la minería del oro. También se puede determinar mediante valoración con iones de plata. Algunos análisis comienzan con una purga de aire de una solución acidificada en ebullición, barriendo los vapores hacia una solución absorbente básica. Luego se analiza la sal de cianuro absorbida en la solución básica. [45]
Debido a la notoria toxicidad del cianuro, se han investigado muchos métodos. La bencidina da una coloración azul en presencia de ferricianuro . [46] El sulfato de hierro (II) agregado a una solución de cianuro, como el filtrado de la prueba de fusión de sodio , da azul de Prusia . Una solución de parabenzoquinona en DMSO reacciona con cianuro inorgánico para formar un cianofenol , que es fluorescente . La iluminación con luz ultravioleta produce un brillo verde/azul si la prueba es positiva. [47]
El cianuro y el cianuro de hidrógeno se utilizan en galvanoplastia, metalurgia, producción de productos químicos orgánicos, revelado fotográfico, fabricación de plásticos, fumigación de barcos y algunos procesos mineros.
El cianuro de sodio se registró inicialmente como pesticida el 23 de diciembre de 1947 para controlar las hormigas en áreas agrícolas y no agrícolas no cultivadas.
Otro campo en el que se utiliza cada vez más cianuro es la erradicación de ratas y otras alimañas, especialmente en la lucha contra el tifus.
![{\displaystyle {\ce {Ag2S + 4 NaCN + H2O -> 2 Na[Ag(CN)2] + NaSH + NaOH}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/fdb057d86c43d8885c7802a16b185d6927372a71)
![{\displaystyle {\ce {4 Au + 8 NaCN + O2 + 2 H2O -> 4 Na[Au(CN)2] + 4 NaOH}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/52060e78e1dcc4a241c0759c4d733887e658ce3b)