사이안화 포타슘
[ potassium cyanide ]
| 사이안화 포타슘(potassium cyanide) | |
| 화학식 | KCN |
| 분자량, g/mol | 65.12 |
| 상태 | 흡습성의 흰색 결정성 고체 |
| 녹는점, ℃ | 634.5 |
| 끓는점, ℃ | 1,625 |
| 밀도, kg/m3 | 1.52 |
외관상 설탕과 유사한 흰색의 결정성 염인 사이안화 포타슘은 물에 잘 녹는다. 청산가리, 청산 칼륨라고 불리는데, 주로 금 채광이나 유기 합성 및 전기 도금에 사용되며 기타 응용 분야로는 장신구 등을 화학적으로 도금하거나 연마하는 데 사용된다. 사이안화 포타슘은 독성이 매우 강할 뿐만 아니라 흡습성(hygroscopic)이 있기에 그러한 환경에서 가수 분해(hydrolysis)되면 아몬드 냄새가 나는 사이안화 수소(HCN)가 발생하며, 유전적 요인으로 이 냄새를 맡지 못하는 사람들도 있다.
사이안화 포타슘
목차
생산
매년 약 50,000톤의 사이안화 포타슘이 전 세계에서 생산된다.
사이안화 포타슘은 먼저 사이안화 수소(HCN)를 수산화 포타슘(KOH) 수용액으로 처리한 후, 그 용액을 진공 하에 증발시켜 제조한다.
HCN(g) + KOH(aq) → KCN(aq) + H2O(l)
또한, 폼아마이드(HCONH2)를 수산화 포타슘으로 처리하여 얻기도 한다.
HCONH2(l) + KOH(aq) → KCN(aq) + 2H2O(l)
역사적으로 1900년 이전, 용융염을 전기분해하여 알칼리 금속을 제조하는 캐스트너 공정(Castner process)이 개발되기 전에는 사이안화 포타슘이 알칼리 금속 사이안화물의 가장 중요한 공급원이었는데, 이때 페로사이안화 포타슘을 분해하여 얻었다.
K4[Fe(CN)6](s)→ 4KCN(s) + FeC2(s) + N2(g)
구조
수용액에서 사이안화 포타슘은 수화된 포타슘(K+) 이온과 사이안화(CN−) 이온으로 해리된다. 일반적인 온도와 압력 하에서 안정한 고체 사이안화 포타슘의 형태는 염화 소듐과 동일한 결정 구조를 가지며, 각 포타슘 양이온은 주위에 여섯 개의 사이안화 음이온으로 둘러싸여 있으며, 마찬가지로 사이안화 음이온도 여섯 개의 포타슘 양이온으로 둘러싸여 있다.
사이안화 포타슘 결정의 단위세포 ()
용도
사이안화 포타슘과 사이안화 소듐(NaCN)은 나이트릴 및 카복실 산을 제조하기 위한 유기 합성에 널리 사용된다. 또한, 탄산 암모늄((NH4)2CO3) 존재 하에서 알데하이드나 케톤과 같은 카보닐 화합물과 반응할 때 유용한 합성 중간체인 히단토인(hydantoins)을 만드는 데도 쓰인다.
사이안화 포타슘은 습판 사진 공정(wet plate collodion process)에서 사진 고정액으로 사용된다. 사이안화 포타슘은 현상액에 의해 불용성으로 변하지 않는 남은 은을 용해시켜 사진 이미지를 선명하게 하고 안정화시켜 더 이상 빛에 민감하지 않게 한다. 현대식 습판 사진 공정에서는 싸이오황산 소듐(Na2S2O3)과 같은 독성이 적은 고정액을 선호하지만 여전히 사이안화 포타슘도 사용되고 있다.
금 채광 과정에서 사이안화 포타슘은 공기 중의 산소나 물 존재 하에 광석 내 금과 반응하여 수용성 염인 사이안화 금(I) 포타슘(K[Au(CN)2])과 수산화 포타슘을 형성한다.
4Au(s) + 8KCN(s) + O2(g) + 2H2O(l) → 4K[Au(CN)2](aq) + 4KOH(aq)
사이안화 소듐도 유사한 반응으로 사이안화 금(I) 소듐을 생성한다.
독성
사이안화 포타슘은 세포 호흡의 강력한 억제제로써 미토콘드리아 사이토크롬 C 산화 효소에 작용하여 산화적 인산화를 차단한다. 이로 인해 신체가 유용한 에너지를 생산하기 위해 음식을 산화시키는 과정을 막아 유산균이 결과적으로 혐기성(anaerobic) 신진대사를 하게 된다. 급성 사이안화 중독 초기에는 세포 조직이 혈액 내 산소를 사용하지 못하기 때문에 중독자의 몸이 붉게 변하는 색소 침착이 발생한다. 사이안화 포타슘과 사이안화 소듐의 효과는 동일하며 이 물질을 섭취한 후 수 분 내에 경련을 일으키며 의식을 잃고 뇌사에 이르는 중독 증상이 나타나며 결국 대뇌 저산소증으로 사망에 이르게 된다.
사이안화 포타슘의 치사량은 200~300 mg이며, 이 화합물이 치명적인 형태인 사이안화 수소로 전환되기 위해서는 산과 반응해야 하므로, 독성은 몸속 위장의 pH에 크게 영향을 받는다. 그렇기에 일부 위산의 pH가 비정상적으로 낮은 사람들이 사이안화 포타슘 중독에서 살아남은 경우도 알려져 있다. 다수의 유명인이 사이안화 포타슘으로 살해되거나 자살하였다. 사이안화 포타슘은 과산화 수소(H2O2)나 차아염소산 소듐(NaOCl) 용액으로 효과적으로 해독할 수 있으며 사이안화 수소가 발생하지 않도록 이러한 용액은 염기성 상태를 유지해야 한다.
KCN(s) + H2O2(aq)→ KOCN(aq) + H2O(l)
참고문헌
Retrieved on 2018-05-10
동의어
청산가리