Brontekst bekijken van Waterstofcyanide

{{Infobox chemische stof
| Naam = Waterstofcyanide
| afbeelding1 = Hydrogen-cyanide-2D.svg
| afbeeldingbreedte1 = 150
| onderschrift1 = [[Structuurformule]] van waterstofcyanide
| afbeelding2 = Hydrogen-cyanide-3D-vdW.png
| afbeeldingbreedte2 = 150
| onderschrift2 = [[Molecuulmodel]] van waterstofcyanide
| afbeelding3 = 
| onderschrift3 = 
| afbeelding4 = 
| onderschrift4 = 
| Formule = HCN
| Molgewicht = 27,04
| SMILES = C#N
| InChI = 1/CHN/c1-2/h1H
| IUPAC = waterstofcyanide
| AndereNamen = blauwzuur, cyaanwaterstof, formonitril, methaannitril
| CAS = 74-90-8
| EINECS = 200-821-6
| EG = 006-006-00-X
| VN = 
| PubChem = 768
| Beschrijving = Kleurloos gas, kleurloze tot lichtblauwe vloeistof, zwak zuur
| Vergelijkbaar = 
| AfbWaarsch = {{Pictogram GHS|F|T|N}}
| TekstWaarsch = Gevaar
| Carcinogeen = 
| Hygroscopisch = 
| Rzinnen = {{H224}} - {{H330}} - {{H400}} - {{H410}}
| EUHzinnen = ''geen''
| Szinnen = ''geen''
| Omgang = 
| Opslag = 
| ADR = 
| MAC = 11 mg/m³
| LethaalMuis = 1
| LethaalKonijn = 
| MSDS = 
| Aggregatie = vloeibaar
| Kleur = kleurloos tot zeer lichtblauw
| Dichtheid = 0,6876
| Smeltpunt = −13,24
| Kookpunt = 25,6
| Vlampunt = −18
| Zelfontbranding = 538
| Dampdruk = 82600
| Oplosbaarheid = 
| GoedOplIn = 
| SlechtOplIn = 
| OnoplIn = 
| Dipoolmoment = 2,98
| Viscositeit = 
| Kristalstructuur = 
| fG0g = 
| fG0l = 
| fG0s = 
| fH0g = 
| fH0l = 
| fH0s = 
| S0g = 
| S0l = 
| S0s = 
| Cpm0 = 
| Evenwicht = [[Zuurconstante|p''K''<sub>a</sub>]] = 9,36
| KlassiekeAnalyse = 
| Spectra = 
}}

'''Waterstofcyanide''' of '''blauwzuur''' is een [[anorganische verbinding]] van [[Waterstof (element)|waterstof]], [[koolstof]] en [[Stikstof (element)|stikstof]], met als [[brutoformule]] HCN. Het is een extreem giftige kleurloze tot zeer licht blauwe [[vloeistof]], die vlak boven [[kamertemperatuur]] kookt. Het is een [[zwak zuur]] en het is goed oplosbaar in [[water]].

De toxische werking van blauwzuur berust op het verstoren van de [[adenosinetrifosfaat|ATP]]-productie in de [[mitochondrion|mitochondriën]]. Blauwzuur ruikt naar [[amandel (noot)|amandelen]], hoewel een genetisch defect bij sommigen het waarnemen ervan belemmert.<ref>{{Cite web |work= Online Mendelian Inheritance in Man |url= http://www.ncbi.nlm.nih.gov/omim/304300 |title= Cyanide, inability to smell }}</ref> Ook de [[zouten]] van blauwzuur, de [[cyanide]]n, zijn zeer giftige verbindingen. Zo bedraagt de dodelijke dosis van [[kaliumcyanide]] (KCN) voor een gemiddelde mens minder dan een gram: de [[LD50|LD<sub>50</sub>]] ligt op 2,857 milligram per kilogram lichaamsgewicht.

== Geschiedenis ==
In [[1752]] ontdekte de Franse scheikundige [[Pierre-Joseph Macquer]] de samenstelling van de kleurstof [[Pruisisch blauw]]. De kleurstof bestaat uit een complexe samenstelling van gehydrateerd [[ijzer(III)cyanide]], dat kan worden omgezet in [[ijzer(III)oxide]] en gasvormig waterstofcyanide. In 1783 werd waterstofcyanide in zuivere vorm geabstraheerd door de Zweed [[Carl Wilhelm Scheele]] en kreeg de stof de Duitse naam ''Blausäure'' (letterlijk: blauwzuur). Deze naam werd afgeleid van de herkomst uit Pruisisch blauw en van het zure karakter van de stof. In 1787 toonde de Franse scheikundige [[Claude-Louis Berthollet]] aan dat waterstofcyanide geen zuurstof bevat. Dit was een belangrijke correctie op de theorie dat elk zuur een zuurstofatoom zou moeten bevatten. In 1815 werd door [[Louis Gay-Lussac]] de chemische structuur van waterstofcyanide bepaald.<ref>{{Citeer web |url= http://www.nndb.com/people/885/000100585/ |titel= Joseph-Louis Gay-Lussac }}</ref>

In het begin van de [[20e eeuw]] werd waterstofcyanide herkend als een potentieel [[Chemisch bestrijdingsmiddel|pesticide]].<ref>{{Citeer web |url= http://www.atsdr.cdc.gov/toxprofiles/phs8.html |titel= Pesticide |bezochtdatum= 12 maart 2010 |archiefurl= https://web.archive.org/web/20100304120549/http://www.atsdr.cdc.gov/toxprofiles/phs8.html |archiefdatum= 4 maart 2010 |dodeurl= ja }}</ref> Pas enkele decennia later werd het inderdaad als pesticide toegepast. Dit kwam doordat eerst enkele problemen bij de toepassing moesten worden opgelost. Ten eerste moest waterstofcyanide niet meer ter plekke worden gesynthetiseerd, maar in een fabriek. Een tweede verbetering werd door dr. Walter Heerdt toegepast.<ref>{{Citeer web |url= http://www.zyklon-b.info/menschen/heerdt.htm |titel= Zyclon-B |dodeurl= ja |archiefurl= https://web.archive.org/web/20100726140311/http://www.zyklon-b.info/menschen/heerdt.htm |archiefdatum= 2010-07-26 }}</ref> Hij paste de Zyklon-methode toe: er werd vloeibare waterstofcyanide toegevoegd aan een stof, die als drager dient. Het gas kan hierdoor beter worden vervoerd en gebruikt zonder dat de gebruiker gevaar loopt. Tevens kan het lang bewaard worden bij zowel hoge als lage temperaturen.

Vanaf begin 1942 werd [[Zyklon B]], de letter B van ''Blausäure'' (blauwzuur), toegepast door het [[nazi]]regime in de concentratie- en vernietigingskampen [[Auschwitz (concentratiekamp)|Auschwitz-Birkenau]] en [[Majdanek]] als dodelijk gif.

== Voorkomende vormen ==
Puur watervrij waterstofcyanide is een instabiele, gevaarlijke stof, die geneigd is om spontane veranderingen te ondergaan.<ref name=HA>{{Citeer web |url=http://chestofbooks.com/health/materia-medica-drugs/Treatise-Therapeutics-Pharmacology-Materia-Medica-Vol2/Forms-In-Which-Hydrocyanic-Acid-Is-Used.html |titel= vormen blauwzuur }}</ref> Verschillende planten, behorend tot het geslacht ''[[Prunus]]'', waaronder de [[zure kers]] en de [[amandelboom]] scheiden na behandeling met water een vluchtige olie met daarin waterstofcyanide uit. Waterstofcyanide ontstaat uit een reactie van water met [[amygdaline]], een [[glycoside]] uit deze [[planten]]. Door het [[enzym]] emulsine worden water en amygdaline omgezet in waterstofcyanide en een vluchtige olie.<ref name=HA/> Dit is bijvoorbeeld het geval in pitten van sommige vruchten zoals (bittere) [[Amandel (noot)|amandelen]].

Het is ook aangetoond dat waterstofcyanide en de [[Protonering|geprotoneerde]] vorm ervan (HCNH<sup>+</sup>) voorkomen in de ruimte. Het gas kan worden geobserveerd met telescopen.<ref name=Snyder>{{Citeer web |url=http://articles.adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-iarticle_query?db_key=AST&bibcode=1971ApJ...163L..47S&letter=L&classic=YES&defaultprint=YES&whole_paper=YES&page=47&epage=47&send=Send+PDF&filetype=.pdf |titel= Observations of radio emission from interstellar Hydrogen Cyanide |author=Lewis. E. Snyder }}</ref>

== Synthese ==
Blauwzuur wordt geproduceerd door zuurstofrijke lucht en een mengsel van [[methaan]] en [[ammoniak]] over een [[platina]]-[[katalysator]] te laten reageren tot blauwzuur en waterstofgas. Dit wordt het [[Andrussow-proces]] genoemd:

:<chem>CH4 + NH3 -> HCN + 3H2</chem>

De productie van blauwzuur op industriële schaal vindt plaats via deze methode.<ref>[[:en:Hydrogen cyanide|''Hydrogen cyanide'' op en-wikipedia]] Engelstalig wikipedia artikel over blauwzuur</ref>

Een alternatieve synthese is het behandelen van een [[Anorganische verbinding|anorganisch]] cyanide (zoals [[natriumcyanide]]) met een zuur.

:<chem>NaCN + H+ -> HCN + Na+</chem>

Omdat waterstofcyanide een [[zwak zuur]] is, wordt het cyanide-anion vlot [[Protonering|geprotoneerd]] bij de aanwezigheid van een sterker zuur (zoals [[zwavelzuur]]).

Er is ook een andere experimentele synthese voor blauwzuur. Hierbij reageert koolstof met ammoniak onder invloed van straling tussen de 0,01 en 3&nbsp;GHz. De stralingsbron heeft een vermogen van 3000 watt. De totale straling die gebruikt wordt is 2 kWh/kg. Hiervoor is ook een [[metaal]] als katalysator nodig. Metalen die hiervoor gebruikt kunnen worden zijn [[rodium]], [[platina]], [[nikkel]], [[kobalt]], [[Lood (element)|lood]], [[zilver]], [[Koper (element)|koper]], [[ruthenium]] en [[wolfraam]]. Dit is een zeer experimentele methode.<ref>{{Citeer web |url= http://www.freepatentsonline.com/5393393.html |titel= Patent over experimentele synthese}}</ref>

:<chem>C + NH3 -> HCN + H2</chem>

== Structuur en reactiviteit ==
Waterstofcyanide is een klein [[Lineaire moleculaire geometrie|lineair molecuul]] met [[drievoudige binding]] tussen koolstof en stikstof. De molecule vertoont zwakke [[vanderwaalskrachten]], waardoor het [[kookpunt]] relatief laag ligt (rond de 26&nbsp;°C). Bij kamertemperatuur is blauwzuur een vloeistof die zeer gemakkelijk verdampt. Bij verwarming kan blauwzuur [[explosief]] [[Polymeer|polymeriseren]]; om dit te vermijden mag het alleen gestabiliseerd worden opgeslagen. Als stabilisatoren kunnen mierenzuur of zwaveldioxide worden gebruikt. Blauwzuur is een zwak zuur met een [[Zuurconstante|p''K''<sub>a</sub>]] van 9,36. In oplossing zal het zuur dissociëren in één [[Proton (deeltje)|proton]] en in het cyanide-anion:<ref>{{Citeer web |url= http://www.answers.com/topic/hydrogen-cyanide |titel= Verzameling van informatie over blauwzuur, waaronder de Colombiaanse encyclopedie }}</ref>

:<chem>HCN <=> H+ + CN-</chem>

== Toepassingen ==
Waterstofcyanide wordt op industriële schaal geproduceerd, omdat het met metalen eenvoudig [[Coördinatieverbinding|complexen]] vormt. Het wordt bijvoorbeeld aangewend om [[goud]] te extraheren uit bepaalde [[Erts (mineraal)|ertsen]]:

:<chem>4Au + 8HCN + O2 + 4OH- -> 4[Au(CN)2]- + 6H2O</chem>

De oplossing van het goudcomplex wordt vervolgens [[Reductie (scheikunde)|gereduceerd]] met [[Zink (element)|zink]].

Verder wordt waterstofcyanide gebruikt bij de synthese van [[adiponitril]] en [[acetoncyanohydrine]], beide tussenproducten bij de productie van [[Kunststof (materiaal)|kunststof]]fen.

== Toxicokinetica ==
=== Adsorptie ===
Waterstofcyanide is een klein, in vet oplosbaar molecuul. Hierdoor diffundeert het snel door de membranen van [[longblaasje]]s. Hierna vindt distributie door het hele [[Lichaam (biologie)|lichaam]] plaats, de opname door de [[Maag (mens)|maag]] gaat ook snel. Het zure milieu bevoordeelt de niet-geïoniseerde vorm, die door passieve diffusie sneller door de maagwand kan. Cyanide dat door het maag-darmstelsel wordt opgenomen, wordt in de [[lever]] gemetaboliseerd. Wanneer cyanidezouten worden opgenomen wordt het cyanide-anion in de maag geprotoneerd, waarna het dezelfde route als waterstofcyanide aflegt.<ref>Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR) (2004). Draft Toxicological Profile for Cyanide. US department of Health and Human Services. Atlanta, US</ref>

Waterstofcyanide is [[lipofiel]]: wanneer de [[huid]] in contact komt met vloeibaar waterstofcyanide wordt dit ook opgenomen.<ref>World Health Organisation (WHO) (2004). Hydrogen Cyanide and Cyanides: Human Health Aspects. Concise International Chemical Assessment Document; 61</ref>

=== Metabolisme ===
Het cyanide-anion wordt in de lever omgezet in het oplosbare [[thiocyanaat]]. Ongeveer 80% van het cyanide wordt op deze manier gedetoxificeerd.<ref>World Health Organisation (WHO) (2004). Hydrogen Cyanide and Cyanides: Human Health Aspects. Concise International Chemical Assessment Document; 61.</ref> De omzetting vindt plaats in de mitochondriën door het enzym rhodanese. De omzetting in thiocyanaat is onomkeerbaar en het thiocyanaat kan door de [[urine]] worden uitgescheiden. Het is daardoor onwaarschijnlijk dat thiocyanaat zich in het menselijk lichaam ophoopt. Kleine hoeveelheden van vrij cyanide kunnen ook door de [[Long (orgaan)|longen]], [[zweet]], [[speeksel]] en [[urine]] worden uitgescheiden.

Cyanide kan een complex vormen met [[kobalt]] in [[hydroxocobalamine]], waarna cyanocobalamine, een vaak voorkomende vorm van [[Cobalamine|vitamine B12]], ontstaat.

== Toxicodynamica ==
Cyanide bindt reversibel aan het [[Cytochroom-c-oxidase|cytochroom A3]]-complex, ook bekend als cytochroomoxidase of complex IV, in de mitochondriën van cellen. Dit is het laatste complex werkzaam bij de [[oxidatieve fosforylering]]. Het complex transporteert elektronen naar [[Dizuurstof|zuurstof]], dat dan wordt gereduceerd tot water. Het cyanide bindt aan het Fe<sup>3+</sup>-ion dat in het cytochroom A3 zit.<ref>{{Citeer web|url=http://www.sigmaaldrich.com/life-science/metabolomics/enzyme-explorer/learning-center/cytochrome-c.html|titel= Cytochroom C}}</ref> Na binding van cyanide wordt het elektronentransport geïnhibeerd en dit heeft snel effect op het celmetabolisme. Het elektronentransport is gekoppeld aan ATP-synthese. Deze synthese wordt mogelijk gemaakt door de verplaatsing van protonen naar de tussenmembraanruimte. Het blokkeren van het elektronentransport door cytochroom A3 zorgt ervoor dat er ook geen protonen verplaatst worden. Hierdoor vindt er geen ATP-synthese meer plaats en er wordt overgegaan op [[anaeroob]] metabolisme. Het [[zenuwstelsel]] en de [[hersenen]] kunnen niet goed functioneren bij de lage ATP-hoeveelheden, daarnaast stijgt de hoeveelheid [[melkzuur]], hetgeen leidt tot zuurstofgebrek en [[acidose]].<ref name= Mechanism>{{Citeer web |url= http://www.fas.org/nuke/guide/usa/doctrine/army/mmcch/Cyanide.htm#MECHANISM%20OF%20TOXICITY |titel= Mechanism of Toxicity }}</ref> Dit kan een [[hartstilstand]] tot gevolg hebben. De toxische werking van cyanide kan ongedaan worden gemaakt door snel een [[tegengif]] toe te dienen, maar dit moet wel binnen 2-4 uur gebeuren.

== Blootstelling en symptomen ==
=== Acute blootstelling ===
Acute blootstelling kan leiden tot algemene zwakte, [[hoofdpijn]], verwarring, [[duizeligheid]], [[Vermoeidheid|moeheid]], [[paniek]], [[kortademigheid]], [[misselijkheid]] en [[Braken (lichaamsfunctie)|braken]]. Door de kortademigheid kan iemand in een [[Coma (geneeskunde)|coma]] raken. Uiteindelijk kan dit tot de dood leiden. Bij grote doses blauwzuur treedt onmiddellijke bewusteloosheid op met daarop volgend de dood.<ref name=IVO>{{Citeer web |url= http://www.osha.gov/SLTC/healthguidelines/hydrogencyanide/recognition.html |titel= Site van de Amerikaanse overheid over waterstofcyanide |dodeurl= ja |archiefurl= https://web.archive.org/web/20100127092602/http://www.osha.gov/SLTC/healthguidelines/hydrogencyanide/recognition.html |archiefdatum= 2010-01-27 }}</ref>

=== Chronische blootstelling ===
Chronische blootstelling kan leiden tot dezelfde soort symptomen. Het kan ook leiden tot irritatie van de [[huid]] en [[neus]]. De [[schildklier]] wordt er ook gevoelig voor.

=== Inhalatie ===
De effecten van blauwzuur zijn sterk afhankelijk van de concentratie. Lage concentraties zorgen voor klassieke cyanidevergiftigingsymptomen, maar hebben niet meteen de dood tot gevolg. Hogere concentraties cyanide in het lichaam zijn wel dodelijk.<ref>{{Citeer web |url=http://www.hpa.org.uk/web/HPAwebFile/HPAweb_C/1202487078453 |titel= Toxicologisch Overzicht }}</ref>

''Tabel 1: tijd tot dood door inhalatie van een dosis waterstofcyanide''
{| class="wikitable"
! mg m<sup>−3</sup>
! ppm
! tijd tot dood
|-
| 150
| 135
| 30 min.
|-
| 200
| 180
| 10 min.
|-
| 300
| 270
| spontaan
|}

=== Oraal ===
Na inname kan cyanide snel leiden tot niet-specifieke effecten op het [[Centraal zenuwstelsel|centrale zenuwstelsel]], het [[hart]] en de [[Ademhaling (mens)|ademhaling]]. Ernstige vergiftiging leidt tot [[benauwdheid]], [[Epileptisch insult|stuiptrekkingen]] en de dood.<ref name=Snyder/> De TDLO<ref>kleinst bekende toxische dosis</ref> is minder dan 1&nbsp;mg kg<sup>−1</sup>.<ref>{{Citeer web |url= http://msds.chem.ox.ac.uk/HY/hydrogen_cyanide.html |titel= Data overzicht |bezochtdatum= 12 maart 2010 |archiefdatum= 25 oktober 2009 |archiefurl= https://web.archive.org/web/20091025053656/http://msds.chem.ox.ac.uk/HY/hydrogen_cyanide.html |dodeurl= ja }}</ref>

=== Huidopname ===
Opname door de onbeschadigde huid kan leiden tot toxiciteiten, deze zijn heviger wanneer opname door beschadigde huid plaatsvindt. De [[LD50]] voor opname door de huid is relatief hoog, deze bedraagt 100&nbsp;mg/kg<sup>−1</sup>.<ref>{{Citeer web |url= http://www.inchem.org/documents/cicads/cicads/cicad61.htm#5.2 |titel= Gezondheidsaspecten bij mensen }}</ref>

=== Blootstelling van dieren ===
Ook voor dieren is waterstofcyanide een sterk en potent gif. Zuurstofopname in organen wordt verlaagd. Het brein en het hart zijn hiervoor extra gevoelig.

''Tabel 2: Dodelijke concentraties bij ratten''<ref>Levin BC, Paabo M, Gurman JL, Harris SE [1987]. Effects of exposure to single or multiple combinations of the predominant toxic gases and low oxygen atmospheres produced in fires. Fundam Appl Toxicol 9:236-250.</ref>
{| class="wikitable"
! LC<sub>50</sub>(ppm)
! tijd tot dood
|-
| 160
| 30 min.
|-
| 275
| 15 min.
|-
| 323
| 5 min.
|}

Dieren die zijn blootgesteld aan waterstofcyanide vertoonden tevens schade aan de oogzenuwen (nervi optici) en aan het [[netvlies]]. Herhaaldelijke blootstelling zorgde voor afbraak van de [[myelineschede]] rond de zenuwuiteinden in ratten en apen.<ref>{{Citeer web |url= http://www.osha.gov/SLTC/healthguidelines/hydrogencyanide/recognition.html |titel= Departement VS van werk, Menselijke gezondheid |dodeurl= ja |archiefurl= https://web.archive.org/web/20100127092602/http://www.osha.gov/SLTC/healthguidelines/hydrogencyanide/recognition.html |archiefdatum= 2010-01-27 }}</ref>

== Behandeling ==
Een complicerende factor bij het behandelen van een blauwzuurvergiftiging is de snelheid waarmee deze intreedt.<ref name=Mechanism/><ref>{{Citeer web |url= http://www.springerlink.com/content/j62734m415l65275/ |titel= Artikel over antidota bij cyanide intoxicaties. |dodeurl= ja |dodelink= ja }}</ref> Hoewel de precieze behandelingsprotocollen per instelling of situatie kunnen verschillen, bestaat de detoxificatie van een blauwzuurvergiftiging over het algemeen uit twee fasen.<ref>{{Citeer web |url= http://www.rivm.nl/milieuportaal/images/Cyanideprotocol.pdf |titel= RIVM Cyanideprotocol. }}{{dode link|datum=oktober 2017 |bot=InternetArchiveBot }}</ref> De eerste stap is het losmaken van het cyanide uit het cytochroom c-oxidase. Dit gebeurt veelal door inductie van methemoglobine met behulp van 4-DMAP; tegenwoordig heeft het echter de voorkeur om hydroxocobalamine te geven, met als voordeel dat hierbij geen methemoglobine wordt gevormd. Zowel methemoglobine als cobalamine hebben een hogere affiniteit voor cyanide dan het cytochroom c-oxidase. In uitzonderlijke gevallen wordt wel nitriet (amylnitriet, via inhalatie, en/of [[natriumnitriet]], intraveneus) gegeven. Nitriet veroorzaakt echter een sterke daling van de [[bloeddruk]]. Overmatige methemoglobinevorming kan worden bestreden met een dosis [[methyleenblauw]]. De tweede stap bestaat uit het toedienen van [[thiosulfaat]], dat met cyanide reageert tot het relatief onschadelijke [[thiocyanaat]]. Dit kan gemakkelijk door de [[Nier (biologie)|nieren]] worden uitgescheiden. Het thiosulfaat wordt meestal intraveneus gegeven in ampullen van 50 ml; deze bevatten 12,5 gram thiosulfaat, wat meestal toereikend is. Als de symptomen blijven bestaan kunnen halve doses thiosulfaat worden herhaald.

== Zie ook ==
* [[Lijst van toxische gassen]]

== Externe links ==
* {{en}} [https://web.archive.org/web/20160305040148/http://www.mathesongas.com/pdfs/msds/MAT11160.pdf MSDS van ''waterstofcyanide'']
* {{Link GESTIS|ZVG=12450}}
* {{Link International Chemical Safety Card|id=0492}}

{{Appendix}}
{{Navigatie chemische wapens}}

[[Categorie:Cyanide]]
[[Categorie:Anorganisch zuur]]
[[Categorie:Chemisch wapen]]
[[Categorie:Ontvlambare stof]]
[[Categorie:Toxische stof]]
[[Categorie:Milieugevaarlijke stof]]