ציאניד

יון הציאניד -CN מלמעלה:1.
מבנה הקשר הקוולנטי וזוגות אלקטרונים לא קושרים
2. מודל מרחבי
3. משטח פוטנציאלי אלקטרוסטטי (פיזור מטען)
4. זוג בודד של פחמן בתצוגת HOMO/LUMO

ציאניד הוא תרכובת כימית רעילה, המכילה את היון הקרוי קבוצת ציאנו. קבוצת ציאנו בנויה מאטום פחמן הקשור בקשר קוולנטי משולש לאטום חנקן, ובסימון כימי: :C≡N:.

קבוצת ציאנו משמשת כקבוצה פונקציונלית לציאנידים (Cyanides או ניטרילים, Nitriles), שהם קבוצה של תרכובות אורגניות. כינויים נוספים לציאנידים הם "קבוצת הניטריל" ו"קבוצת הציאנו".

מקור השם "ציאניד" בתרכובת "פרוציאניד" (ferrocyanide), שפירוש שמה הוא "ברזל (ferro) כחול-ירקרק, ציאן (cyan)" ("כחול" עקב הפיגמנט "כחול פרוסי" המופק ממנה).

תרכובות העשויות לשחרר את אניון קבוצת הציאנו רעילות מאוד, בשל נטייתו של הציאניד להיקשר ליוני ברזל במערכת הנשימה התאית.

קישור ציאניד למתכות

כאמור, רעילותו של הציאניד נובעת מהקישור שלו למתכת, ציאניד הוא ליגנד חזק, כלומר יוצר קומפלקסים עם מתכות מעבר. קומפלקס הוא תרכובת של קטיון מתכת מעבר עם כמה אניונים או בסיסי לואיס; הגאומטריה של הקומפלקס ומספר הליגנדים סביב המתכת נקבעים לפי המשיכה האלקטרוסטטית שבין המתכת לליגנדים, הדחייה האלקטרוסטטית שבין הליגנדים לבין עצמם והאפשרות לחפיפה בין אורביטלי d של המתכת לאורביטלים של הליגנד (תרומה של קישור קוולנטי). הזיקה הגבוהה של יון הציאניד לקטיונים של מתכות המעבר נובעת:

  • מכך שציאניד הוא אניון קטן ולכן קטנה הדחייה האלקטרוסטטית בין יוני ציאניד המקיפים את אותו יון.
  • משיתוף אורביטלי ה π של הציאניד בקשר - יצירת אורביטלות מולקולריות בין אורביטלי d של המתכת לאורביטל π של הציאניד.

סוגי קומפלקסים של ציאניד

  • קומפלקסים הקסה-ציאנידים (6 אניוני ציאניד סביב קטיון המתכת) המתכת M יכולה להיות ברזל, ונדיום, כרום (תלת ערכי), טיטניום, קובלט. המבנה הגאומטרי של הקומפלקסים הללו: אוקטהדרון.
  • טטראציאנידים כאשר יון המתכת מטור הניקל: ניקל, פלדיום או פלטינה, כדרכן של מתכות אלו גאומטרית הקומפלקס - ריבוע מישורי.
  • דיציאנידים כאשר הקומפלקס עם אחת ממתכות המטבע נחושת, כסף או זהב, הקומפלקסים הללו קוויים (לינאריים).

יון הציאניד נקשר תמיד למתכת מצד הפחמן משום שזוג האלקטרונים הלא קושר של הפחמן הוא האורביטל המאוכלס באנרגיה הגבוהה ביותר (אלקטרונים באורביטלים גבוהים מבחינה אנרגטית הם אלו הנוטים להשתתף בקישור). כיוון שגם לחנקן זוג אלקטרונים לא קושר (בסיס לואיס) הציאניד יכול להיות ליגנד מגשר - נקשר לשני קטיונים כפי שהוא קשור, למשל, בכחול פרוסי או בגבישי זהב ציאנידי, אבץ ציאנידי או קדמיום ציאנידי.

שימוש בציאניד לכרייה

יכולתו של הציאניד ליצור קומפלקסים יציבים מנוצלת, למשל, להפקת זהב. מפעילים תמיסת ציאניד על העפרה וכך ממצים את הזהב. ריאקציות המסה של זהב בציאניד:

באופן דומה, משתמשים בציאניד להפרדה של כסף, כיוון שהכסף נמצא לעתים כסולפיד ולא במצבו המתכתי אין צורך בחמצן

כדי להפיק מחדש זהב מתכתי מתמיסת הציאניד מחזרים את הקומפלקס באבץ. לשיטת כריה זו השפעות סביבתיות הרסניות בשל זיהום מקורות מים בציאנידים. ככל שאיכות העפרה נמוכה יש צורך ביותר ציאניד לצורך ההפקה; להפקת זהב מעפרה באיכות טובה (מעל 6 גרם זהב לטון) נדרשים כ-50 ק"ג ציאניד לק"ג זהב, להפקת זהב מעפרות באיכות ירודה (פחות משני גרם זהב לטון) נדרשים 500 עד 1000 ק"ג ציאניד לק"ג זהב[1].