Gre za zelo hlapno tekočino, ki pri nekoliko povišani poletni temperaturi že prehaja v plinasto obliko, in se meša z vodo v vseh proporcih, kjer deloma tudi disociira (pKa = 9.31[1]):

HCN_(aq) + H₂O <--->  CN^-_(aq) + H₃O⁺

Vsem znana pa je njena strupenost. Obojesmerna puščica v zgornjem ravnotežju nakazuje na dejstvo, da so zaradi prehajanja ene oblike v drugo strupene tudi njene soli. Ob znižanem pH, npr. na račun vezave CO₂ iz zraka pri pred časom pripravljenih raztopinah, se prične sproščati HCN, ki se na račun hlapnosti in dobre topnosti v vodi zlahka absorbira v organizem.

Dejanski Chemme fatal je pravzaprav cianidni ion, ki svojo elektrondonorsko naravo (Lewisova baza) zaradi velike elektronske gostote trojne vezi C-N in dodatnega elektrona, izraža v izredni sposobnosti koordinacije elektronsko revnih spojin (Lewisovih kislin). Ena takšnih je encim rdečih krvnih celic, eritrocitov - HEMOGLOBIN, ki služi za nenehno oskrbo celic s kisikom iz pljuč in odstranjevanje stransko nastalega CO₂ iz njih. Njegovo aktivno mesto je Fe(II), do koder se skozi beljakovinsko ohišje prerine molekula kisika. Nepolarna narava slednjega je razlog, da šibka Fe-O vez težko kljubuje napadom boljših ligandov kot je npr. CN^-, ki encim inhibira. Gre za t.i. kompetitivno inhibicijo, kjer ligandi med seboj tekmujejo za razpoložljiva vezavna mesta. V takšnih primerih je prvotno stanje moč povrniti s presežkom željenega liganda - v medicini se metoda pogosto uporablja pri zastrupitvah s CO, kjer pacienta v posebni komori izpostavijo s kisikom obogateni atmosferi v želji, da bi njegova presežna koncentracija izpodrinila toksičen ligand. Pri cianidu na drugi strani je vez tako močna, da se bolj kot o inhibiciji govori o deaktivaciji encima - njegove aktivne oblike ni moč povrniti.
Protoniran partner cianidnemu ionu v zgornjem ravnotežju, HCN, se v apetitu po koordinaciji elektropozitvnih mest z njim sicer ne more kosati, a dosledno izkorišča prednost, ki jo pri biološkem pH~7 ima: kvantiteto, HCN predstavlja namreč več kot 99% prisotnih cianidnih species. Električna nevtralnost ji daje večjo mobilnost pri prehajanju čez biološke membrane, s čimer se ji na stežaj odpro vrata do osnovnih domovanj življenja-celic, kjer napade hemoglobinu soroden encim - citohrom oksidazo. S prenašanjem v oksidativni fosforilaciji stransko nastalih elektronov na kisik je ključen element brez katere aerobni proces ekstrakcije energije iz delno energije že ožete molekule piruvata ne bi mogel potekati. Celica se v sili zanese na alternativni, anaerobni proces, ki ga poznamo iz osnovnošolskega teka na 600m, ki pa za razliko od anaerobnih organizmov, v človeškem ne more potekati v nedogled. Ko namreč izčrpa zaloge, si jih mora povrniti s pomočjo kisika v mitohondriju, v nasprotnem primeru izstrada.

KAKO PREŽIVETI?
Kratkotrajna izpostavitev že povzroči prvi znak pomanjkanja kisika v organizmu-pospešeno dihanje. V tem trenutku bi bilo dobro, če smo prostor vede ali nevede že zapustili, saj v nasprotnem primeru, vase zvlečemo še dodatne količine strupa, ki so, hitreje kot dihamo, večje. Analogno s tekom na 600m in ciljnim finišem (če ste bili kondicijsko bolje založeni kot jaz, potem primerjava ne ustreza najbolje), se kot poslednji še zavestno doživeti simptomi pojavijo omotica, glavobol in vse počasnejše dihanje kot posledica anaerobne »utrujenosti« organizma.
Pri hitrem ukrepanju, dokler se še cianid pretežno nahaja v kardiovaskularnem sistemu, se zastrupitev zdravi v kisikovi komori, kjer dovoljšen presežek kisika še uspe iz hemoglobina izpodriniti vezan HCN. Poudariti je treba, da se tistih 1% proteinov na katere se veže cianidni ion, ne more kratkoročno regenerirati. Če si organizem več ne more pomagati sam, mu pomagamo kemiki :-).

Naravna pot odstranjevanja cianida iz organizma poteka z njegovo pretvorbo v tiocianat ob pomoči encima rodenaze. Kot substrat zahteva žveplove spojine iz katerih odtrga za pretvorbo potreben žveplov atom. Raziskave v predelih Afrike, kjer se prebivalstvo pretežno prehranjuje s tapioki-energetsko bogate, a po sestavi precej enolične tropske gomoljnice podobne našemu krompirju, ki vsebujejo precej HCN, so odkrile, da so ljudje, katerih prehrana ni vsebovala z žveplom bogatih hranil, dosti prej razvili simptome kronične zastrupitve s cianidom, saj se organizem zaradi pomanjkanja žveplo-donorskih spojin ni mogel sam očistiti.

Pri težjih primerih zastrupitev medicina posnema naravo in neprevidneža zdravi z odmerkom tiosulfata, ki služi kot substrat za organizmovo samookrevanje. Počasno prehajanje dvojno nabitega tiosulfatnega S₂O₃^2- iona čez membranski dvosloj omejuje njegovo uporabo v hujših zastrupitvah. V teh primerih se uporablja bodisi natrijev nitrit-NaNO₂, bodisi amilnitrit. Prvi »zdravi« po srednjeveškem principu: »Boli prst?-Odreži roko!«, saj del zdravega hemoglobina oksidira v neaktivni methemoglobin, v katerem namesto dvo-valentnega kraljuje tro-valentno železo, le-ta pa veže cianid močneje kot običajen hemoglobin, ga s tem imobilizira ter mu onemogoči vstop v celico. Krivično obtožbo zoper slednjega glede podobnega delovanja znanstveniki počasi umikajo, saj kot kaže bolj kot oksidativno delovanje zdravi z vazodilatornim efektom (širitev žil), ki nasprotuje krčenju povzročenem zaradi HCN. Šok kot posledica omenjenega krčenja bi po nekaterih podatkih naj celo bil primarni razlog za smrt pri zastrupitvah s HCN [2]. Amilnitrit zaradi relativno lahke hlapnosti v primerjavi s preostalimi anti-cianidnimi agensi - gre namreč za tekočino - ob inhalaciji razmeroma hitro vstopi v organizem. Preprosto doziranje in hitro učinkovanje sta mu priborila mesto v škatli prve pomoči, kamor roka reševalcev v primerih zastrupitve s cianidom najpogosteje zaide.

Tretja skupina življenje rešujočih spojin, h katerim se medicina obrača v primerih cianidnih zastrupitev, so kobaltove spojine. Hidroksokobalamin z aktivnim kobaltovim atomom v objemu porfirinskega obroča podobno kot že omenjani skupini hemoglobinov in citohromov reagira s cianidnim ionom, pri čemer nastane v rubriki Molekula tedna že opisan (ciano)kobalamin, bolj znan kot vitamin B12. Zaradi visokega razmerja med potrebno dozo hidroksokobalamina in količino cianida, ki ga nevtralizira (> 20 x po masi), se raje uporablja raztopina kobaltovega edetata (Co[EDTA]^2-), ki je sicer učinkovitejša, je pa nevarnost zastrupitve s kobaltom toliko večja.

Kakor vse tudi ta metoda zdravljenja zahteva strog nadzor strokovnjaka, saj nobena spojina razen hidroksokobalamina nima naravne funkcije in kot takšna telesu predstavlja tujek oz. strup.

IN ZAKAJ BREZ NJE NE GRE?
Nič na svetu ni popolnoma črnega; izjemna sposobnost koordinacije okrog kovinskih ionov in preprosta zgradba ji kljub strupenosti daje odlične predispozicije za uporabo v industriji, kjer bolj kot zdravje šteje profit. Njene soli se pretežno uporabljajo za ekstrakcijo plemenitih kovin (zlato, srebro) iz rudnin. Problem teh kovin je, da se v čistih oblikah v večji količini pojavljajo le na redkih mestih na Zemlji, so pa pogoste kot primesi drugim rudam, od koder pa jih je zaradi kemijske stabilnosti težko izolirati. Cianidni ioni kot izredni kompleksanti so zmožni neugodna ravnotežja reakcij plemenitih kovin prevrniti na stran produktov do te mere, da postanejo za industrijo interesantna.

NaCN se uporablja tudi pri obdelavi jekel. Zaradi termične neobstojnosti sol v postopku razpada, pri čemer med drugim nastaja tudi atomarni dušik, ki se zlahka prerine do praznin v kristalni strukturi železa in tvori t.i. intersticijski nitrid. Večja zasedenost kristalne mreže ne pomeni na makroskopskem nivoju samo večje gostote, temveč zaradi gosteje prepletene mreže medatomskih sil tudi večjo trdoto materiala. Ugodna združitev dveh težko hkrati dosegljivih lastnosti v intersticijskih nitridih, kjer se pod otrdelo, a tudi krhko površino v globini do koder dušik ni uspel prodreti ohrani prvotna prožnost kovine jim je odprla vrata do tako raznolike uporabe, da jih srečamo od nastavkov za orodja, trših konic izvijačev do zaščitnih plošč in bojnih oklepnikov.

HCN se je dolgo časa uporabljala kot surovina za sintezo akrilonitrila, a se danes postopek umika. Manj znan, a tolik bolj mračen vidik njene uporabe so plinske celice v kaznilnicah za izvrševanje smrtnih kazni. Koncentracijska taborišča nacistične Nemčije so preplavljali z modrim praškom napolnjeni sodi obeleženi z zastrašujočim napisom - ZYKLON B. Prašek in HCN-dva nepovezljiva pojma- dokler niso zaradi nevarnosti pri transportu nemški tehniki ugotovili, da eksplozivnost pri morebitnem stiku z oksidativno atmosfero in volumen shranjevanja močno zmanjšajo, strupenost in hlapnost pa ohranijo, če HCN adsorbirajo na silikatni nosilec, ki ga opozorilno obarvajo z barvo iz nemškega imena za cianovodikovo kislino (Blausäure).

Kakor večina strupov izdelanih sprva v vojaške namene si je tudi HCN po vojni našla zaposlitev v biocidnih dejavnostih. V ladjedelništvu jo uporabljajo za čiščenje oblog morskih alg z ladijskih trupov (fumigant oz. »okajevalec«), v kmetijstvu pa kot fungicid za odstranjevanje škodljivcev s kulturnih rastlin, kjer izkorišča v gostilni pogruntano načelo: »več kot te je, manj ti škodi«.

KAKO DO NJE?
Pridobivanje je nekoč potekalo iz Pruskega modrila (Fe₄[Fe(CN)₆]₃) zaradi česar je tudi dobila vzdevek - Pruska kislina, medtem ko se jo danes v industrijskem merilu pridobiva iz metana in amonijaka v primesi z zrakom pri temperaturah okrog 1000°C in ob prisotnosti Pt katalizatorja.

Preprost laboratorijski način priprave vodikovega cianida je nakisanje soli cianovodikove kisline, s čimer pomaknemo na začetku omenjeno ravnotežje na stran nedisociirane kisline, ki hitro odhlapi v nos nepozornega kemika. Alternativno, vendar še z večjo previdnostjo, lahko HCN sintetiziramo s termičnim razkrajanjem formamida:

HCONH₂ ---(segr)---> HCN + H₂O

Ravnanje s HCN zahteva izjemno pazljivost, saj, še posebej ob prisotnosti primesi, rad polimerizira v eksotermni reakciji, ki lahko privede do eksplozije. Kot stabilizator ji pogosto dodajajo fosforno kislino.

MALO ZA ŠALO MALO ZA RES
Če se vrnem na začetek in zgodbo o ubijalskih jedrcih; nekega zgodnjega petkovega jutra smo na seminarju iz Organske kemije zapadli v diskusijo od kod HCN iz nezrelih mandeljnov sploh izvira. Dejstvo je, da je tu, a zakaj. Ni naključje, da je bil seminar za vajo sinteze mandljeve kisline. Izkušnje lastnega nosu po opravljeni vaji so mi razložile zakaj ima spojina takšno ime. Aroma tipična za sočne mandeljne se je vila iz nič kaj mandeljnom podobnih belih kristalov. Nezreli mandeljni tega vonja ne oddajajo, torej tudi mandljeve kisline v njih še ne more biti veliko.

Ena od skupin izhodnih spojin, ki se uporabljajo za pripravo organskih kislin, so namreč tudi cianidi oz. v organski terminologiji nitrili.

RCN --(H₂O)--> R-CO-NH₂ --(H₂O)--> R-COOH + NH₃

Hidroliza nitrilov vodi v končni fazi do nastanka kisline. Stranska reakcija, ki lahko razloži sproščanje HCN, bi lahko bila dislocirana hidroliza, kjer se nukleofilni napad molekule vode ne izvrši na elektronsko revnejšem delu ciano skupine (ogljiku), temveč prav tako revnem ogljiku ob ciano skupini, ki zaradi svoje elektronakceptorske narave pomakne elektronsko gostoto k sebi stran od omenjenega α-ogljika:

R-CN --(H₂O)--> R-OH + HCN

Na hitrosti reakcij ugodno vpliva prisotnost oksonijevega iona, ki deluje kot katalizator in se ga v izobilju najde v želodčnem soku. Pri zaužitju nezrelega Trojanskega konja se tako v hipu v Vas sprostita dve mali in izredno mobilni, žal pa tudi strupeni molekuli, ki Vam lahko za vedno zmanjšata apetit.

Struktura 1: AMYGDALIN [3]

Naravna minibomba, ki skrita v mandeljnih čaka na prezgodnjega lakotnika je AMYGDALIN (glej strukturo 1) glikoziliran prekurzor mandljeve kisline, ki pa med žvečenjem, ko pride v stik s posebnim encimom - prunaza - razpade po naslednjem mehanizmu pri katerem se sprošča vodikov cianid:

C₂₀H₂₇NO₁₁(Amygdalin) + 2H₂O --> 2C₆H₁₂O₆(Glukoza) + C₆H₅CHO (Benzaldehid) + HCN [2]

Zaradi omenjene poti, ki jo je narava ubrala za sintezo mandljeve kisline, se lahko tista peščica mandeljnov nadvse željnih uničevalcev drevesnih semen lotimo določanja njihove strupenosti preprosto, da ocenimo prijetnost vonja. Ker pa je tekom evolucije lakota pogosto mračila um, so se naši predniki neredko našli v situaciji, ko jih od vida zamegljen voh ni opozoril o zrelosti oreščkov. Vsem tem nesrečnikom se je knjiga življenja končala še na isti strani. Tista peščica naših dejanskih prednikov, ki pa je razvila še back-up sistem za detekcijo zrelosti mandeljnov, namreč vsem znan neprijeten vonj HCN po grenkih mandeljnih, se je neprijetni izkušnji izognila.

Da pa mandeljni le niso sadež, ki bi človeku v prvi vrsti taval po možganih, medtem ko bi po želodcu vladala lakota, potrjuje raziskava, da celo do 18% ljudi ne zazna vonja HCN.

Pozor torej izbrani petini kemikov, ki bi se v zgodnjih poletnih mesecih nič hudega sluteč sprehajali po drevoredu mandeljncev vdihujoč svež morski zrak, da če nečesa ne zaznamo ni nujno, da tega tudi ni.

VIRI:

• [1] http://books.nap.edu/books/0309067952/html/331.html#pagetop
• [2] http://www.inchem.org/documents/antidote/antidote/ant02.htm 
• http://www.bartleby.com/65/hy/hydrogn-cy.html
• http://school.discovery.com/homeworkhelp/worldbook/atozscience/c/145100.html
• http://171.64.128.118/don/dt/dt1787.html
• http://www.nizkor.org/ftp.cgi/people/l/leuchter.fred/HCN
• http://www.apricotsfromgod.org/laetrile.htm 
• http://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=C74908&Units=SI&Mask=8  [podatki o polimerizaciji]

Pripravil A.G.