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氰化鉀
劇毒，堿金屬氰化物
氰化鉀
氰化鉀（英語(yǔ)：potassium cyanide），無(wú)機化合物，化學(xué)式為KCN，屬于氰化物的一種。通常狀態(tài)下其外觀(guān)為白色片狀、塊狀或結晶顆粒，暴露于在空氣中不穩定，易潮解，容易吸收水和二氧化碳生成具有苦杏仁味的劇毒氣體氰化氫。氰化鉀劇毒，吸入、食入、皮膚接觸均可造成急性中毒，嚴重時(shí)可致死，長(cháng)期小劑量接觸可導致神經(jīng)障礙麻痹和皮膚瘙癢。氰化鉀主要為人工合成，自1784年瑞典化學(xué)家舍勒（Scheele）首次制備出后，廣泛應用于電鍍金、礦石金銀提取、鋼的熱處理、有機睛類(lèi)產(chǎn)品制造、制藥、分析試劑、腈類(lèi)化合物的合成、蝕刻、石印等領(lǐng)域。
基本信息
中文名
氰化鉀
英文名
Potassium cyanide
別名
山奈鉀；山埃鉀
拼音
qíng huà jiǎ
CAS號
151-50-8
性質(zhì)
化學(xué)式
KCN
結構式
摩爾質(zhì)量
65.12 g/mol
外觀(guān)
白色結晶性粉末或塊狀物
氣味
杏仁味
密度
1.52 g/cm3
熔點(diǎn)
634 ℃
沸點(diǎn)
1625 ℃
溶解性
716 g/L（25℃，水溶解度）
危險性
NFPA 704
健康危害等級：3（可造成嚴重或永久性傷害。）
可燃等級：0（在典型的火災條件下不會(huì )燃燒。）
穩定性等級：0（即使在火災條件下也很穩定穩定）
理化性質(zhì)
物理性質(zhì)
白色片狀、塊狀或結晶顆粒，通常可加工為球狀、丸，易潮解。在16 °C時(shí)，相對密度為1.52 g/cm3，熔點(diǎn)634.5 °C。易溶于水、酒精、甘油，微溶于甲醇和液氨，在干燥下沒(méi)有氣味。
化學(xué)性質(zhì)
穩定性
在空氣中不穩定，氰化鉀與空氣里的水和二氧化碳反應放出苦杏仁味的劇毒氣體-氰化氫。
水解性
氰化鉀溶于水會(huì )發(fā)生水解產(chǎn)生氰化氫氣體，但在常溫下分解較慢。
氧化反應
熔融態(tài)的堿金屬氰化物是一種強還原劑，高溫時(shí)它很快被氧化。
在強氧化劑如硝酸鹽或氯酸鹽的存在下，反應極為劇烈，可能是爆炸性的，在370 ℃時(shí)空氣或氧氣可以把KCN氧化成硝酸鹽。但在更高的溫度下可以生成氰酸鉀（KCNO）與碳酸。在過(guò)渡金屬如銀、鎳或銅催化下，氰化鉀同樣也會(huì )被氧化。例如在銅鹽的催化下，氧化鉛（PbO）將KCN氧化為KCNO，反應式如下：
在工業(yè)廢水處理中，從電鍍車(chē)間放出的含氰廢水，可用臭氧或氮氣將氰化鉀氧化為氰酸鹽的方法來(lái)進(jìn)行處理，也可用氯氣氧化氰化物，在pH高于8.5時(shí)可能按下列反應方程式進(jìn)行:
當pH低于8.5時(shí)，反應如下：
還原反應
氰化鉀在高溫下會(huì )被鐵或者鎂等強還原性金屬還原為堿金屬單質(zhì)。
與酸反應
與溴、碘反應
氰化鉀在一定條件下和溴、碘反應：
與硫反應
氰化鉀在熔融狀態(tài)下與硫單質(zhì)反應可生成硫代氰酸鹽。
與金、銀貴金屬反應
在空氣存在下，氰化鉀與金、銀反應可生成可溶性絡(luò )合物。
與氫氧化亞鐵反應
與氫氧化亞鐵反應生成堿金屬亞鐵氰化物，反應式如下：
制備方法
首先，使氰化鈉與一定濃度硫酸混合反應釋放出氫氰酸氣體，再用氫氧化鉀溶液吸收并中和氰化氫氣體得到氰化鉀。然后在蒸發(fā)器中，控制溫度為50-60 ℃，對溶液進(jìn)行真空蒸發(fā)，直至溶液被蒸發(fā)為過(guò)飽和態(tài)。送至結晶器中結晶，將產(chǎn)物離心分離，最后在200 ℃左右的溫度下，進(jìn)一步對產(chǎn)物干燥，可制得氰化鉀成品。其反應式如下：
應用領(lǐng)域
電鍍金
氰化鉀因其對雜質(zhì)金屬的敏感性較小，因此可作為堿性鍍金的主絡(luò )合劑，與金的絡(luò )鹽Au(CN)??組成鍍金液的主體，常常可得到質(zhì)量較高的鍍層。其電鍍原理與電解類(lèi)似，即陽(yáng)極為金，主要發(fā)生金在氰化鉀溶液的電化學(xué)溶解過(guò)程，從而產(chǎn)生Au(CN)??，而陰極則是需要被鍍金的物體，反應為Au(CN)??放電重新生成CN?和金鍍層。當氰化鉀的占比過(guò)低時(shí)，會(huì )導致鍍液不穩定，鍍層糙，色澤差。占比過(guò)高時(shí)，會(huì )降低電流效率。當作為裝飾性鍍金時(shí)，氰化鉀可稍作提高；工業(yè)鍍金時(shí)金與氰化鉀的摩爾比為1:20為宜。
定影劑
彩色或黑白感光材料經(jīng)過(guò)曝光和顯影之后，需要將乳劑層未曝光和顯影的鹵化銀（AgX）除去。而氰化鉀相比溴化鉀、碘化鉀等具有快速溶解鹵化銀（AgCl、AgBr、AgI）的特點(diǎn)。因此，氰化鉀可作為攝影過(guò)程中的定影劑與AgX發(fā)生定影反應，生成易溶于水的銀絡(luò )合物，反應機理如下：
從礦石中提取金、銀
氰化浸出提取金銀是處理金銀礦物原料的常用方法。氰化鉀也可作溶解液與金銀礦物中的金銀單質(zhì)發(fā)生反應生成金銀絡(luò )合物，再以金屬鋅為置換劑置換出金銀，經(jīng)過(guò)冶煉，可得到高純的金銀。其中氰化鉀溶液溶解金反應機理如下。
其他用途
檢測方法
常用的微量檢測手段主要是色譜法、光譜法和電化學(xué)傳感法，如下表所示。
檢測方法 | 優(yōu)勢和特點(diǎn) | ||
色譜法 | 氣相色譜法 | 操作簡(jiǎn)便、抗干擾能力強，檢出限低 | |
離子色譜法 | 分析速度快，靈敏度高、前處理步驟簡(jiǎn)單、無(wú)需其他衍生試劑、危害性低 | ||
毛細電泳色譜法 | 能實(shí)現微量體積樣品中氰化鉀的高效分離的效果 | ||
光譜法 | 分光光度法 | 選擇性好、檢測限低 | |
表面增強拉曼光譜法 | 靈敏度高、指紋譜識別準確、檢測速度快 | ||
電化學(xué)傳感器法 | 離子選擇電極法 | 選擇性響應、方法簡(jiǎn)便可靠、靈敏度高 | |
生物電極法 | 檢測速度快、靈敏度高、特異性強、環(huán)境危害小 | ||
流動(dòng)注射分析法 | 對于檢測連續的氰基具有重要作用 | ||
熒光分子探針?lè )?/span> | 快速、高效、選擇性強、抗干擾能力強等 | ||
安全事宜
中毒途徑和機制
中毒途徑和體內殘留情況：氰化鉀的人體侵入途徑為三種，食入，即通過(guò)胃腸道被吸收；吸入，即通過(guò)呼吸道迅速傳播體內；經(jīng)皮吸收，即氰化鉀通過(guò)皮膚表面而被吸收。而氰化鉀一旦被人體所吸收，會(huì )迅速地分布在全身，其中在肝臟、肺、血液和大腦部位含量最高。這些被吸收的氰化鉀，大約會(huì )有80%在肝臟中會(huì )被線(xiàn)粒體硫轉移酶、羅丹斯酶和其他硫轉移酶代謝為硫氰酸鹽，并通過(guò)尿液排出。此外，氰化鉀排出體外的另一重要途徑是與胱氨酸反應產(chǎn)生氨基噻唑啉和亞氨基噻唑烷羧酸，并與羥鈷胺素結合形成氰鈷胺素后，隨尿液排出體外。
中毒機制：由于氰化鉀的氰基會(huì )與金屬離子產(chǎn)生絡(luò )合作用，因此當氰化鉀人體中擴散后，會(huì )尋找線(xiàn)粒體中的細胞色素C氧化酶的三價(jià)鐵并與之迅速結合，使得細胞色素C氧化酶的活性被抑制，從而導致呼吸作用也被抑制，產(chǎn)生缺氧窒息現象。由于有氧呼吸被抑制，無(wú)氧呼吸成為主導，導致大量的乳酸等酸性物質(zhì)累積，從而產(chǎn)生代謝性酸中毒，引起一系列神經(jīng)系統癥狀。
臨床癥狀
吸入、食入或皮膚吸收會(huì )造成急性中毒，食入含量達到50-100 mg甚至會(huì )導致猝死。此外，臨床上也將急性中毒過(guò)程分為4期：前驅期的癥狀為粘膜刺激、呼吸加深加快、乏力、頭痛，舌尖、口腔發(fā)麻等；呼吸困難期的癥狀為有呼吸困難、血壓升高、皮膚粘膜呈鮮紅色等；驚質(zhì)期的癥狀為抽搐、昏迷、呼吸衰竭：麻痹期，全身肌肉松弛，呼吸心跳停止而死亡。
慢性中毒時(shí)，會(huì )有頭痛、消瘦、性機能及性欲障礙。出現植物神經(jīng)衰弱的綜合征、貧血、白細胞減少，以及腎臟及心臟損傷、性腺及甲狀腺機能低下、聽(tīng)覺(jué)和視覺(jué)及神經(jīng)系統障礙，直到發(fā)生麻痹等。皮膚接觸，會(huì )出現瘙癢、亞急性或慢性濕癥，有時(shí)手指發(fā)生深潰瘍、治愈緩慢。
急救措施
非藥物性急救措施
急性接觸氰化鉀后，癥狀可能會(huì )有所延遲，急救人員需謹慎行事穿戴防護服，必要時(shí)，還應佩戴空氣凈化或供應空氣的呼吸設備，然后對中毒者的生命體征進(jìn)行監控和采取一些必要的急救措施，并及時(shí)送往就醫。此外，救援車(chē)輛應攜帶塑料布和一次性塑料袋等用品，以幫助防止污染物擴散。以下是幾種途徑接觸的急救措施：
皮膚接觸：立即脫去沾染氰化鉀的衣物，用大量清水或5%硫代硫酸鈉溶液沖洗至少20分鐘，然后再纏上有硼酸或者硼油的濕繃帶。立即送醫，等待過(guò)程中在獲得當地醫療機構的授權和指示下方可進(jìn)一步使用解毒劑或進(jìn)行其他侵入性手術(shù)。眼睛接觸：立即提起眼瞼，用大量流動(dòng)清水或生理鹽水徹底沖洗至少15分鐘。立即送醫，等待過(guò)程中在獲得當地醫療機構的授權和指示下方可進(jìn)一步使用解毒劑或進(jìn)行其他侵入性手術(shù)。吸入：迅速離開(kāi)現場(chǎng)，尋找通風(fēng)處，保持呼吸道通暢。評估脈搏和呼吸等生命體征，檢查中毒者是否有任何創(chuàng )傷，當呼吸困難，立即供氧。當情況嚴重至出現呼吸心跳停止現象時(shí)，立即進(jìn)行人工呼吸（切忌口對口，否則導致施救者中毒）和胸外心臟按壓術(shù)，并使中毒者吸入亞硝酸異戊酯。立即送醫，等待過(guò)程中在獲得當地醫療機構的授權和指示下方可進(jìn)一步使用解毒劑或進(jìn)行其他侵入性手術(shù)。食入：飲入足量溫水，催吐，用1:5000高錳酸鉀或5%硫代硫酸鈉溶液或者3%雙氧水洗胃。在中毒者意識清醒下，每過(guò)15min給中毒者服用一湯匙硫酸亞鐵和煅鎂氧乳液，或者使中毒者同時(shí)服用水和活性炭解毒（兒童活性炭服用量在15~30 g，成人為50~100 g，加125-250 ml劑量的水），或者服用鹽類(lèi)瀉藥和山梨糖醇（兒童鹽類(lèi)瀉藥服用量在15~30 g，成人為50~100 g）促進(jìn)排泄。立即送醫，等待過(guò)程中在獲得當地醫療機構的授權和指示下方可進(jìn)一步使用解毒劑或進(jìn)行其他侵入性手術(shù)。
藥物性急救措施
高鐵血紅蛋白形成劑：高常用的高鐵血紅蛋白形成劑有亞硝酸異戊酯(AN)、亞硝酸鈉(SN)、4-二甲氨基苯酚(4-DMAP)和對氨基苯丙酮（PAPP），是最傳統的氰化物解毒藥物。其作用機理：血紅蛋白在高鐵血紅蛋白形成劑的作用下，氧化形成高鐵血紅蛋白。然后，高鐵血紅蛋白作為氰基結合競爭劑與細胞色素氧化酶競爭結合氰基，并形成較為穩定的氰化高鐵血紅蛋白，從而達到恢復細胞色素氧化酶活性和線(xiàn)粒體電子傳遞鏈功能的效果。
硫供體：其解毒機制主要是為人體提供硫原子，并硫氰酸酶的催化下，硫原子與體內侵入的氰基生成較低毒性的硫氰酸鹽，并隨尿液排出體外。常用于解毒的硫供體主要有硫代硫酸鈉、3-巰基丙酮酸前體、大蒜素。其中，硫代硫酸鈉透過(guò)細胞膜能力較弱，可在血漿白蛋白運輸至硫氰酸酶中提供硫原子結合氰基生成硫氰酸鹽來(lái)解毒。3-巰基丙酮酸(3-MP)前體可在人體內分解產(chǎn)生3-MP，3-MP在3-巰基丙酮酸硫基轉移酶(3-MPST)的催化下會(huì )與體內的KCN反應生成KSCN和丙酮酸，達到解毒效果。大蒜素能夠自然分解出各種有機硫分子，在人體內結合氰基生成硫氰酸鹽，隨尿液排出體外。而其他的一些硫供體，例如半胱氨酸、蛋氨酸和谷胱甘肽也可提供硫元素作為解毒劑。
羰基化合物：氰化鉀可作為親核試劑與羰基、醛或者酮發(fā)生反應生成氰醇后，隨尿液排出體外，達到解毒效果。
含鈷化合物：此類(lèi)化合物可與氰基結合生成無(wú)毒的氰鈷胺，隨尿液排出。目前常用的含鈷化合物主要是羥鈷胺素和鈷啉醇酰胺。羥鈷胺素進(jìn)入人體后，會(huì )奪取氰化高鐵細胞色素氧化酶中的氰基而形成氰鈷胺，隨尿液排出解毒。鈷啉醇酰胺是羥鈷胺素生物合成過(guò)程中的前體，其相對于羥鈷胺素的優(yōu)勢有兩點(diǎn)，其一是配位結合點(diǎn)更多，即羥鈷胺素分子只有一個(gè)配體結合位點(diǎn)，而鈷啉醇酰胺由于結構中缺少二甲基苯并咪唑尾而有兩個(gè)配體結合位點(diǎn)，因此，其結合氰基能力更強。第二是鈷啉醇酰胺在水中的溶解性是羥鈷胺素的5倍。
一氧化氮：一氧化氮解毒的主要機制與高鐵血紅蛋白形成劑類(lèi)似，一氧化氮會(huì )與擴散在體內的氰化鉀競爭結合細胞色素氧化酶，從而恢復細胞色素氧化酶的活性，使之能夠重新產(chǎn)生與氧氣結合的能力，從而生成ATP供能。此外，一氧化氮也能在額外電子供體的作用下生成亞硝酸鹽，亞硝酸鹽會(huì )結合氰基達到解毒作用。
防護措施
工程控制：嚴加密閉，保證充分的局部排風(fēng)和全面通風(fēng)。盡可能機械化、自動(dòng)化。提供安全淋浴和洗眼設備。
呼吸系統防護：若接觸氰化鉀所產(chǎn)生的有毒氣體時(shí)，穿戴頭聚型電動(dòng)送風(fēng)過(guò)濾式防塵呼吸器來(lái)防護。若接觸氰化鉀粉塵時(shí)，佩戴隔離式呼吸器來(lái)防護。手部皮膚防護：開(kāi)始工作前，可使用由20份氨水、100份甘油、50份酒精(96%)、5份硼酸及25份水的混合涂抹手部皮膚作防護層；工作中，穿戴尼龍、氟共聚物乳膠手套保護手部。工作結束后，使用0.2%高錳酸鉀或2%雙氧水溶液徹底清洗手部皮膚。其他：工作現場(chǎng)，應采用具有特定聚乙烯塑料袋內襯的鐵桶裝氰化鉀，并在包裝上注明“劇毒品”，預防人員誤用。車(chē)間配備急救設備及藥品。在施工作業(yè)時(shí)，嚴禁施工人員吸煙、進(jìn)食以及飲水。待工作結束后，徹底清洗。被污染的衣物，應采取單獨隔離存放措施，并于事后，將其浸泡于含有2%硫酸亞鐵的2%蘇打溶液中2h來(lái)清洗。培訓作業(yè)人員自救互救。
消防措施
氰化鉀不燃，但當失火時(shí)，氰化鉀包裝破損，受高熱以及暴露于空氣中吸收水和二氧化碳都會(huì )使其分解產(chǎn)生有毒氣體。此外，氰化鉀遇酸也會(huì )發(fā)生反應，釋放劇毒氣體。在救災過(guò)程中，救災人員應做好全身防護，及時(shí)搶救商品，防止裝有氰化鉀的商品包裝破損，污染環(huán)境。如若遇到泄露問(wèn)題，應用砂土撲救，切忌使用酸堿或泡沫滅火器，防止更多毒氣蔓延；切忌沖入氰化鉀物資中，引起急性中毒。
泄漏應急處理措施
應急處理人員應穿戴自給正壓式呼吸器，穿防毒服，及時(shí)采取隔離泄漏污染區措施，限制人員出入，防止接觸到污染物。少量泄漏時(shí)，用干凈的鏟子等器具將泄漏物單獨轉移至干燥、潔凈、有蓋的容器中，或者采用次氯酸鹽溶液沖洗，將廢液排放至廢水系統。當大量泄漏時(shí)，用塑料布、帆布覆蓋，防止污染物飛揚，然后對其進(jìn)行收集、回收，最后轉移至特定場(chǎng)所處理。
儲運事項
容器應密封儲藏于陰涼干燥處，并與酸類(lèi)和氧化劑隔絕，專(zhuān)倉專(zhuān)儲。隔離明火、熱源。應與食用化學(xué)品易燃或可燃物等分開(kāi)存放。搬運時(shí)工作人員穿戴工作服，輕裝輕卸，防止損壞儲存容器，如果裝卸過(guò)程中，產(chǎn)生一些地面殘留物，可用五倍當量大蘇打溶液中和清除，下腳還應深埋土中。
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