Waterstofcyanide / blauwzuur gids
Waterstofcyanide (molecuulformule HCN) of blauwzuur is in zuivere vorm een kleurloze tot lichtgele vloeistof. Het is ook brandbaar, oplosbaar in water en zeer vluchtig. De naam blauwzuur gaat terug op de vroegere extractie uit het anorganische, lichtechte pigment “Berlijns blauw”, dat wordt gekenmerkt door een diepblauwe kleur.
Andere synoniemen voor de stof zijn:
Hydrogencyanide, blauwzuur, cycloon, formonitril, mierenzuurnitril,
Acidum borussicum of blauwzuur = Pruisisch zuur (een verwijzing naar de eerste extractie uit Pruisisch (of Berlijns) blauw.
Volgens de heersende opinie doet de geur van waterstofcyanide denken aan bittere amandelen of marsepein, hoewel opgemerkt moet worden dat veel mensen de geur om genetische redenen niet kunnen waarnemen.
- Karakteristieke eigenschappen
- Giftige effecten
- Symptomen van vergiftiging
- Eerste hulp en tegengif bij waterstofcyanidevergiftiging
- Alle eerstehulpmaatregelen in één oogopslag:
- Het voorkomen van blauwzuur in de natuur
- Ontdekking en productie
- Gebruik van waterstofcyanide
- Gebruik van cyaniden
- Behandeling, opslag en transport
- Historische informatie over waterstofcyanide
- Hoe kan waterstofcyanide worden opgespoord?
Karakteristieke eigenschappen
Waterstofcyanide in zijn hoogzuivere vorm kan in elke verhouding worden gemengd met water en alcohol (ethanol). Het kookpunt is slechts 26 °C. Bij kamertemperatuur verdampt de stof zo snel dat delen ervan kunnen stollen door de verdampingskoeling.
De eerder genoemde bittere amandelgeur komt normaal gesproken alleen voor in verdunde concentraties en wordt soms beschreven als verdovend en dof. In sterk geconcentreerde vorm heeft blauwzuur de neiging om een zeer onaangename, nauwelijks te definiëren geur af te geven die intens scherp, prikkend en kriebelig is, de slijmvliezen irriteert en een bittere smaak in de mond achterlaat. De geur en smaak worden echter maar korte tijd waargenomen omdat de stof zeer snel de bijbehorende zenuwen verlamt, zelfs in kleine hoeveelheden.
Waterstofcyanide is, opgelost in water, een zeer zwak zuur dat alleen door koolzuur uit zijn zouten – de zogenaamde cyaniden – wordt gedreven. Chemisch gezien is het een grensgeval tussen organische en anorganische chemie, omdat het als nitril, een bestanddeel van mierenzuur, een organische stof is.
Waterstofcyanide is licht ontvlambaar en explosief in mengsels met lucht bij een volumepercentage van 5,4 tot 46,6 procent. Aangezien de stof gemakkelijk mengbaar is met water, kan verontreiniging van het grondwater optreden bij bijvoorbeeld het blussen van brandhaarden. Daarom wordt in dergelijke gevallen meestal de voorkeur gegeven aan gecontroleerde verbranding, op voorwaarde dat dit mogelijk is en andere gevaren kunnen worden uitgesloten.
Giftige effecten
Waterstofcyanide en zijn zouten, de cyaniden, zijn extreem giftig. Slechts 1 tot 2 mg per kilogram lichaamsgewicht is dodelijk voor mensen. Naast directe orale inname kan vergiftiging optreden door inademing of absorptie via de huid. Dit laatste wordt sterk bevorderd door transpiratie vanwege de hoge oplosbaarheid in water. De oplosbaarheid in water heeft er ook toe geleid dat waterstofcyanide door het Federaal Milieuagentschap is ingedeeld in watergevaarklasse 3 (= zeer gevaarlijk voor water).
Het toxine werkt voornamelijk door de bindingsplaats voor zuurstof in hemoglobine in de ademhalingsketen te blokkeren* Deze blokkade is onomkeerbaar. Als gevolg van de deactivering van het enzym functioneert de celademhaling niet langer, d.w.z. de cel is niet langer in staat de zuurstof te gebruiken om energie op te wekken. Het resultaat is wat bekend staat als “interne verstikking”.
Symptomen van vergiftiging
Het eerste merkbare symptoom van cyanidevergiftiging is een helderrode verkleuring van de huid. De verkleuring wordt veroorzaakt doordat de ingeademde zuurstof niet kon worden opgenomen en gebruikt door de cellen. Daarom is het bloed in de aderen nog steeds verrijkt met zuurstof. Dit is ook de reden waarom dode mensen helderrode levervlekken op hun huid vertonen na vergiftiging met waterstofcyanide, vergelijkbaar met koolmonoxidevergiftiging. Net als de geur van bittere amandelen zijn de levervlekken een duidelijk teken van een onnatuurlijke dood.
Als de waterstofcyanideconcentratie in de lucht erg hoog is, treedt binnen enkele seconden hyperventilatie op, gevolgd door ademhalingsstilstand en bewusteloosheid, en vervolgens binnen enkele minuten hartstilstand. In deze gevallen treedt meestal geen huidverkleuring op vanwege de snelheid van het proces.
De belangrijkste symptomen van waterstofcyanidevergiftiging in één oogopslag:
- Kortademigheid
- Geur van bittere amandelen in de uitgeademde lucht
- Hoofdpijn
- Duizeligheid
- Braken
- hevige krampen
- Machteloosheid
- lichtrode huidskleur
De concentratie in de lucht (gemeten in ppm) heeft de volgende effecten:
- 300 en meer ppm: onmiddellijk dodelijk zonder eerste hulp
- 2 tot 5 ppm: Waarnemingsgrens door geur
TRGS 900 – WERKPLAATSGROEPEN:
0,9 ml/m³
1 mg/m³ - 20 tot 40 ppm: milde symptomen na enkele uren
- 45 tot 54 ppm: verdraagbaar tussen 30 en 60 minuten zonder onmiddellijke of latere schade
- 100 tot 200 ppm: fataal na 30 tot 60 minuten
- 300 en meer ppm: onmiddellijk dodelijk zonder eerste hulp
Eerste hulp en tegengif bij waterstofcyanidevergiftiging
Eerstehulpverleners moeten zichzelf eerst voorzien van veilige ademhalingsbescherming, omdat de waterstofcyanide die ontsnapt uit de longen van de vergiftigde persoon kan leiden tot vergiftiging bij de hulpverlener, zelfs in zeer kleine hoeveelheden. Besmette kleding kan nog steeds uitwasemen. Veilig afvoeren!
Snel handelen is in elk geval raadzaam. Getroffen personen moeten onmiddellijk uit de gevarenzone worden verwijderd en van frisse lucht worden voorzien, indien mogelijk zelfs via een ventilator met zuivere zuurstof. Als er al ademhalingsstilstand is opgetreden, moet onmiddellijk met reanimatie worden begonnen. Daarnaast moet de patiënt zo snel mogelijk medisch worden behandeld.
Natriumthiosulfaat, 4-dimethylaminofenol (4-DMAP), hydroxycobalamine en isoamylnitriet kunnen worden gebruikt als antidota. Intraveneus toegediend natriumthiosulfaat vergemakkelijkt het werk van het lichaamseigen enzym rhodanase, dat de cyanide-ionen omzet in rhodanide.
Alle eerstehulpmaatregelen in één oogopslag:
- Ademhalingsbescherming voor de eerstehulpverlener
- Getroffen personen uit de gevarenzone verwijderen
- Frisse luchttoevoer of betere ventilatie met zuivere zuurstof
- Spoel de ogen en huid van de vergiftigde persoon met veel water
- Verwijderen van besmette kleding
- Als HCN is ingeslikt, overvloedig water toedienen, braken opwekken en medische houtskool toedienen.
- Als je bewusteloos bent, injecteer dan een dosis van 5 ml 4-dimethylaminophenol (4-DMAP), de zogenaamde blauwzuurkit, in de dij.
- Intraveneuze toediening van natriumthiosulfaat, aangevuld met andere antitoxinen
- Snelle overdracht van de getroffen persoon naar medische hulp
Het voorkomen van blauwzuur in de natuur
Waterstofcyanide wordt niet alleen kunstmatig geproduceerd, maar komt ook in de natuur voor. In kleine hoeveelheden in de pitten van steenvruchten zoals amandelen en bittere amandelen, kersen, abrikozen en perziken. Hier wordt de stof waarschijnlijk gebruikt om de zaden te beschermen tegen eten en als kiemremmingsmiddel. Het blauwzuurgas kan pas ontsnappen als de vruchtwand is verrot, waarna het kiemproces in gang wordt gezet.
Waterstofcyanide, een cyanogene glycoside, zit ook in maniok, een veel gegeten voedingsmiddel in de tropen. De wortelknol, die rauw giftig is en eerst verwerkt moet worden voor consumptie, wordt hier voornamelijk gebruikt. Hij wordt grondig geplet, tot meel gemalen, verhit, gefermenteerd of gespoeld met kokend water.
Andere voedingsmiddelen die waterstofcyanide in toxicologisch relevante hoeveelheden bevatten zijn bepaalde soorten zoete aardappel, yam, bamboe, zoete sorghum, limabonen en lijnzaad. Met name onrijpe bamboescheuten, die in Aziatische landen als delicatesse worden beschouwd, bevatten hoge gehaltes waterstofcyanide. Er zijn gevallen van vergiftiging in deze context bekend. Het toxine kan van de glycosiden worden gescheiden door intensief koken.
Andere planten met waterstofcyanide die als giftig worden beschouwd, zijn de Braziliaanse rubberboom en de tropische goudvaren. Voor deze planten dient HCN duidelijk als een bestrijdingsmiddel.
Ontdekking en productie
Waterstofcyanide werd in 1782 ontdekt door de Zweedse scheikundige Carl Wilhelm Scheele (1742-1786). Het werd gevormd tijdens een reactie van verdund zwavelzuur met kaliumijzercyanide (II), het zogenaamde rode bloedloogzout. Het kan ook in een laboratoriumomgeving worden geproduceerd door 50% zwavelzuur op kaliumcyanide te druppelen. Het HCN-gas ontsnapt dan uit dit mengsel en kan vloeibaar worden gemaakt met droogijskoeling. Maar let op: deze vorm van productie wordt sterk afgeraden zonder geschikte beschermende maatregelen. Waterstofcyanide wordt ook geproduceerd bij het roken van tabak en bij het verbranden van bepaalde kunststoffen.
In de industrie wordt voornamelijk het Andrussow-proces gebruikt, waarbij een mengsel van ammoniak en methaan gedeeltelijk wordt geoxideerd met atmosferische zuurstof en platina-rhodium katalysatoren.
Gebruik van waterstofcyanide
Waterstofcyanide wordt in veel industriële processen gebruikt, bijvoorbeeld bij de productie van aminozuren (vooral methionine), cyanuurchloride, cyanogenchloride, natriumcyanide en talloze andere derivaten. Grote hoeveelheden zijn nodig voor de productie van acetoncyanohydrine en adiponitril, twee tussenproducten voor kunststoffen. Het aminozuur methionine wordt op industriële schaal geproduceerd in een meerfasenproces. Het wordt gebruikt als supplement voor diervoeder. Cyanuurchloride maakt de synthese van gewasbeschermingsmiddelen voor granen en suikerriet mogelijk. Om acetoncyanohydrine te verkrijgen, wordt waterstofcyanide op katalytische wijze toegevoegd aan aceton. Adiponitril wordt verkregen door een nikkelkatalysator toe te voegen aan butadieen. Dit proces staat ook bekend als hydrocyanatie.
Waterstofcyanide wordt ook gebruikt in de mijnbouw, bijvoorbeeld om goud en zilver uit te logen uit ertsen waarin de edelmetalen slechts in kleine hoeveelheden voorkomen. De goudoplossing wordt bijvoorbeeld gereduceerd met zink. Bij een ander proces wordt actieve kool uit kokosnootschalen gebruikt om het cyanidocomplex te adsorberen. Het goud wordt dan geëxtraheerd uit de as na verbranding van de organische componenten.
Een derde methode, waarvoor moderne industriële faciliteiten nodig zijn, is het vrijmaken van het cyanidocomplex van de actieve kool met behulp van een hete natriumcyanideoplossing. Dit laatste is gemakkelijker te hanteren dan waterstofcyanide. Helaas is deze methode zeer problematisch voor het milieu, net als het zelden gebruikte amalgaamproces met kwik. Het wordt echter nog steeds gebruikt in de goudproducerende landen van de derde wereld. Dit leidt herhaaldelijk tot catastrofale vergiftiging van waterlichamen.
Gebruik van cyaniden
De zouten die uit waterstofcyanide worden verkregen, worden cyaniden genoemd. Ze worden op grote schaal gebruikt voor het harden van staal en voor het synthetiseren van organische verbindingen. Ze spelen ook een belangrijke rol in de galvanisatie-industrie en bij de productie van pesticiden. Cyaniden werden ook gebruikt bij het cokes maken van steenkool, wat betekent dat de bodem van voormalige cokesfabrieken er vandaag de dag mee verontreinigd kan zijn.
Behandeling, opslag en transport
De omgang met waterstofcyanide vereist extreme voorzichtigheid vanwege de hoge giftigheid. Zonder speciale beschermende maatregelen lopen mensen het risico om te overlijden als ze ermee omgaan. Bovendien is tussen de 30 en 50 procent van de bevolking genetisch niet in staat om de bittere amandelachtige geur van waterstofcyanide waar te nemen.
Dit genetisch tekort wordt bijvoorbeeld in aanmerking genomen door het Beierse Staatsbureau voor Gezondheid en Voedselveiligheid bij proeven van bekwaamheid voor aanvragers die een vergunning voor ongediertebestrijding of fumigatie willen krijgen.
Watervrije cyaanwaterstof moet altijd koel worden bewaard. Containers die de stof bevatten, mogen alleen worden geopend als ze erg koud zijn. Als hier geen rekening mee wordt gehouden, zorgt het lage kookpunt van waterstofcyanide voor een hoge druk in de containers. Als deze verkeerd worden geopend, kan dit ertoe leiden dat grote hoeveelheden plotseling gasvormig ontsnappen en in het ergste geval zelfs als een vloeibare stof in het rond spatten.
Zuiver en watervrij waterstofcyanide blijft enkele maanden stabiel. Het moet echter goed worden opgeslagen, omdat waterstofcyanide anders na een bepaalde tijd explosief kan polymeriseren, waarbij azulmininezuur wordt gevormd, een schilferige, bruine vaste stof. Polymerisatie kan worden versneld door sporen van zware metaaloxiden of alkaliën, waarbij het oppervlak van de (glazen) verpakking ook belangrijk is. Omgekeerd kan het proces worden vertraagd door kleine hoeveelheden mineraal- of oxaalzuur toe te voegen. Het feit dat de explosieve ontleding binnen afzienbare tijd zal plaatsvinden, is te herkennen aan een aanvankelijke geelachtige verkleuring van het blauwzuur, die later bruinachtig wordt.
Overigens mag waterstofcyanide in Duitsland niet worden opgeslagen in scholen of schoollaboratoria vanwege de zeer hoge giftigheid.
Waterstofcyanide wordt slechts zeer zelden vervoerd, wat ook te maken heeft met de giftigheid ervan. In de regel wordt de gevaarlijke stof direct op de plaats van productie verzonden voor verdere verwerking.
Historische informatie over waterstofcyanide
De hoge giftigheid van waterstofcyanide heeft helaas veel donkere sporen achtergelaten in de geschiedenis. Er is bewijs van talloze ongelukken die terug te voeren zijn op een onjuiste omgang met de stof. In de meeste gevallen ontsnapte het gas in de atmosfeer, hetzij in productiefaciliteiten of tijdens de bestrijding van ongedierte zoals houtwormen, termieten en andere insecten. In andere gevallen ontstonden explosies door hoge concentraties in afgesloten ruimtes.
Tijdens de Eerste Wereldoorlog werd waterstofcyanide gebruikt als chemisch strijdmiddel, eerst door het Franse leger in 1916 en later door de Duitsers. De stof bleek echter niet erg effectief omdat het gas te snel vervluchtigde. De stof wordt echter aan moderne chemische wapens toegevoegd als “maskerbreker” en zorgt er in deze functie voor dat het absorptievermogen van het gasmaskerfilter sneller teniet wordt gedaan en het eigenlijke chemische strijdmiddel kan inwerken.
In sommige Amerikaanse staten werd tot 1999 soms waterstofcyanide gebruikt in gaskamers voor executies. De concentraties (ongeveer 3.200 ppm) waren zo hoog dat de veroordeelden meestal onmiddellijk bewusteloos raakten en er na een paar minuten een hartstilstand optrad. Tegenwoordig is waterstofcyanide niet langer toegestaan voor executies in de VS.
Het meest gruwelijke gebruik van het gif was echter in de nazi-vernietigingskampen Auschwitz-Birkenau en Majdanek, waar mensen in onvoorstelbare aantallen werden vermoord met waterstofcyanide, dat in gasvorm vrijkwam uit pellets in de gaskamers. De naam Zyklon B voor de toenmalige biocide is zo de Holocaust gaan belichamen.
Hoe kan waterstofcyanide worden opgespoord?
Een klassieke methode, naast andere methoden, is de toevoeging van een ijzer(II)sulfaatoplossing aan een alkalische oplossing. Als er cyanide-ionen aanwezig zijn, wordt na aanzuren Berlijns blauw gevormd en komt er waterstofcyanide vrij.
Bij de huidige industriële productie van waterstofcyanide is een dergelijke methode echter niet geschikt. Om waterstofcyanide in de omgevingslucht te detecteren, zijn gevoelige elektronische gasdetectoren van Compur Monitors zoals de mobiele tracer voor lekdetectie of stationaire apparaten duidelijk het betere en vooral snellere alternatief vanwege hun hoge toxiciteit. Met Statox biedt Compur een volledige productfamilie met verschillende modellen voor stationair gebruik.
Bij de huidige industriële productie van waterstofcyanide is een dergelijke methode echter niet geschikt. Om waterstofcyanide in de omgevingslucht te detecteren, zijn gevoelige elektronische gasdetectoren van Compur Monitors zoals de mobiele tracer voor lekdetectie of stationaire apparaten duidelijk het betere en vooral snellere alternatief vanwege hun hoge toxiciteit. Met Statox biedt Compur een volledige productfamilie met verschillende modellen voor stationair gebruik.
We geven je graag advies
Heb je vragen over onze producten of wil je een vrijblijvend adviesgesprek? We horen graag van je.
