Cyanure d'hydrogène

Le cyanure d'hydrogène est un composé chimique de formule chimique H-C≡N. Une solution aqueuse de cyanure d'hydrogène est appelée acide cyanhydrique (ou acide prussique).

Cyanure d'hydrogène
Identification
Nom UICPA	cyanure d'hydrogène
Synonymes	Acide cyanhydrique Acide prussique
No CAS	74-90-8
No ECHA	100.000.747
No CE	200-821-6
No RTECS	MW6825000
PubChem	768
SMILES	C#N PubChem, vue 3D
InChI	InChI : vue 3D InChI=1S/CHN/c1-2/h1H InChIKey : LELOWRISYMNNSU-UHFFFAOYSA-N
Apparence	liquide ou gaz incolore, d'odeur caractéristique
Propriétés chimiques
Formule	CHN  [Isomères]HCN
Masse molaire	27,025 3 ± 0,001 1 g/mol C 44,44 %, H 3,73 %, N 51,83 %,
pKa	9,2 - 9,3[réf. souhaitée]
Moment dipolaire	2,985 188 D
Propriétés physiques
T° fusion	−13 °C
T° ébullition	26 °C
Solubilité	dans l'eau : miscible, miscible à l'éthanol soluble dans l'éther
Paramètre de solubilité δ	24,8 MPa1/2 (25 °C)
Masse volumique	0,69 g cm−3 (liquide) équation : $\rho =1.3413/0.18589^{(1+(1-T/456.65)^{0.28206})}$ Masse volumique du liquide en kmol·m-3 et température en kelvins, de 259,83 à 456,65 K. Valeurs calculées : 0,67957 g·cm-3 à 25 °C. T (K) T (°C) ρ (kmol·m-3) ρ (g·cm-3) 259,83 −13,32 27,202 0,73516 272,95 −0,2 26,51484 0,71659 279,51 6,36 26,165 0,70714 286,07 12,92 25,81053 0,69756 292,63 19,48 25,45114 0,68784 299,19 26,04 25,0865 0,67799 305,75 32,6 24,71625 0,66798 312,32 39,17 24,33997 0,65781 318,88 45,73 23,95723 0,64747 325,44 52,29 23,5675 0,63694 332 58,85 23,17021 0,6262 338,56 65,41 22,7647 0,61524 345,12 71,97 22,35021 0,60404 351,68 78,53 21,92587 0,59257 358,24 85,09 21,49065 0,58081 T (K) T (°C) ρ (kmol·m-3) ρ (g·cm-3) 364,8 91,65 21,04336 0,56872 371,36 98,21 20,58256 0,55626 377,92 104,77 20,10652 0,5434 384,48 111,33 19,61312 0,53006 391,04 117,89 19,09974 0,51619 397,6 124,45 18,56303 0,50168 404,16 131,01 17,99862 0,48643 410,73 137,58 17,40067 0,47027 417,29 144,14 16,761 0,45298 423,85 150,7 16,06765 0,43424 430,41 157,26 15,30185 0,41355 436,97 163,82 14,43108 0,39001 443,53 170,38 13,38959 0,36187 450,09 176,94 11,99738 0,32424 456,65 183,5 7,216 0,19502
T° d'auto-inflammation	538 °C
Point d’éclair	−18 °C (coupelle fermée)
Limites d’explosivité dans l’air	5,6–40,0 %vol
Pression de vapeur saturante	à 20 °C : 82,6 kPa équation : $P_{vs}=exp(36.75+{\frac {-3927.1}{T}}+(-2.1245)\times ln(T)+(3.8948E-17)\times T^{6})$ Pression en pascals et température en kelvins, de 259,83 à 456,65 K. Valeurs calculées : 98 839,88 Pa à 25 °C. T (K) T (°C) P (Pa) 259,83 −13,32 18 687 272,95 −0,2 34 947,97 279,51 6,36 46 691,84 286,07 12,92 61 514,12 292,63 19,48 79 995,56 299,19 26,04 102 782,53 305,75 32,6 130 589,16 312,32 39,17 164 199,57 318,88 45,73 204 470,38 325,44 52,29 252 333,76 332 58,85 308 801,2 338,56 65,41 374 968,42 345,12 71,97 452 021,6 351,68 78,53 541 245,3 358,24 85,09 644 032,45 T (K) T (°C) P (Pa) 364,8 91,65 761 896,89 371,36 98,21 896 488,77 377,92 104,77 1 049 613,46 384,48 111,33 1 223 254,58 391,04 117,89 1 419 601,73 397,6 124,45 1 641 083,95 404,16 131,01 1 890 409,67 410,73 137,58 2 170 614,62 417,29 144,14 2 485 118,89 423,85 150,7 2 837 795,06 430,41 157,26 3 233 049,53 436,97 163,82 3 675 919,68 443,53 170,38 4 172 190,22 450,09 176,94 4 728 532,67 456,65 183,5 5 352 700
Viscosité dynamique	0,192 mPa s (20 °C)
Point critique	53,9 bar, 183,55 °C
Thermochimie
S0liquide, 1 bar	109 kJ/mol[réf. souhaitée]
ΔfH0liquide	113,01 J mol−1 K−1[réf. souhaitée]
Cp	71,09 J mol−1 K−1 (20 °C, liquide) 35,85 J·mol-1·K-1 (25 °C, gaz) équation : $C_{P}=(9.5398E4)+(-197.52)\times T+(0.38830)\times T^{2}$ Capacité thermique du liquide en J·kmol-1·K-1 et température en kelvins, de 259,83 à 298,85 K. Valeurs calculées : 71,025 J·mol-1·K-1 à 25 °C. T (K) T (°C) Cp $({\tfrac {J}{kmol\times K}})$ Cp $({\tfrac {J}{kg\times K}})$ 259,83 −13,32 70 290 2 601 262 −11,15 70 302 2 601 263 −10,15 70 309 2 602 265 −8,15 70 324 2 602 266 −7,15 70 332 2 602 267 −6,15 70 342 2 603 268 −5,15 70 352 2 603 270 −3,15 70 375 2 604 271 −2,15 70 387 2 604 272 −1,15 70 401 2 605 274 0,85 70 430 2 606 275 1,85 70 445 2 607 276 2,85 70 462 2 607 278 4,85 70 497 2 608 279 5,85 70 516 2 609 T (K) T (°C) Cp $({\tfrac {J}{kmol\times K}})$ Cp $({\tfrac {J}{kg\times K}})$ 280 6,85 70 535 2 610 281 7,85 70 555 2 611 283 9,85 70 598 2 612 284 10,85 70 621 2 613 285 11,85 70 644 2 614 287 13,85 70 694 2 616 288 14,85 70 719 2 617 289 15,85 70 746 2 618 291 17,85 70 801 2 620 292 18,85 70 830 2 621 293 19,85 70 860 2 622 294 20,85 70 890 2 623 296 22,85 70 953 2 625 297 23,85 70 986 2 627 298,85 25,7 71 050 2 629 équation : $C_{P}=(25.766)+(3.7969E-2)\times T+(-1.2416E-5)\times T^{2}+(-3.2240E-9)\times T^{3}+(2.2610E-12)\times T^{4}$ Capacité thermique du gaz en J mol−1 K−1 et température en kelvins, de 100 à 1 500 K. Valeurs calculées : 35,915 J·mol-1·K-1 à 25 °C. T (K) T (°C) Cp $({\tfrac {J}{kmol\times K}})$ Cp $({\tfrac {J}{kg\times K}})$ 100 −173,15 29 436 1 089 193 −80,15 32 611 1 207 240 −33,15 34 126 1 263 286 12,85 35 549 1 315 333 59,85 36 942 1 367 380 106,85 38 272 1 416 426 152,85 39 513 1 462 473 199,85 40 720 1 507 520 246,85 41 865 1 549 566 292,85 42 926 1 588 613 339,85 43 952 1 626 660 386,85 44 919 1 662 706 432,85 45 811 1 695 753 479,85 46 667 1 727 800 526,85 47 470 1 756 T (K) T (°C) Cp $({\tfrac {J}{kmol\times K}})$ Cp $({\tfrac {J}{kg\times K}})$ 846 572,85 48 208 1 784 893 619,85 48 913 1 810 940 666,85 49 574 1 834 986 712,85 50 179 1 857 1 033 759,85 50 760 1 878 1 080 806,85 51 305 1 898 1 126 852,85 51 809 1 917 1 173 899,85 52 297 1 935 1 220 946,85 52 763 1 952 1 266 992,85 53 201 1 969 1 313 1 039,85 53 637 1 985 1 360 1 086,85 54 064 2 000 1 406 1 132,85 54 481 2 016 1 453 1 179,85 54 910 2 032 1 500 1 226,85 55 349 2 048
PCS	671,5 kJ mol−1 (25 °C, gaz)
Propriétés électroniques
1re énergie d'ionisation	13,60 ± 0,01 eV (gaz)
Précautions
SGH
Danger H224, H330 et H410 H224 : Liquide et vapeurs extrêmement inflammables H330 : Mortel par inhalation H410 : Très toxique pour les organismes aquatiques, entraîne des effets à long terme Danger H300, H310, H330 et H410 H300 : Mortel en cas d'ingestion H310 : Mortel par contact cutané H330 : Mortel par inhalation H410 : Très toxique pour les organismes aquatiques, entraîne des effets à long terme
SIMDUT
B2, D1A, F, B2 : Liquide inflammable point d'éclair = −18 °C coupelle fermée (méthode non rapportée) D1A : Matière très toxique ayant des effets immédiats graves Transport des marchandises dangereuses : classe 6.1 groupe I F : Matière dangereusement réactive sujet à une réaction violente de polymérisation Divulgation à 1,0 % selon la liste de divulgation des ingrédients
NFPA 704
4 4 1
Transport
-    1051    Numéro ONU : 1051 : CYANURE D’HYDROGÈNE STABILISÉ, avec moins de 3 pour cent d’eau Classe : 6.1 Code de classification : TF1 : Matières toxiques inflammables : Liquides ; Étiquettes : 6.1 : Matières toxiques 3 : Liquides inflammables Emballage : Groupe d'emballage I : matières très dangereuses ; 663    1613    Code Kemler : 663 : matière très toxique et inflammable (point d'éclair égal ou inférieur à 60 °C) Numéro ONU : 1613 : ACIDE CYANHYDRIQUE EN SOLUTION AQUEUSE contenant au plus 20 pour cent de cyanure d’hydrogène ; ou CYANURE D’HYDROGÈNE EN SOLUTION AQUEUSE contenant au plus 20 pour cent de cyanure d’hydrogène Classe : 6.1 Code de classification : TF1 : Matières toxiques inflammables : Liquides ; Étiquettes : 6.1 : Matières toxiques 3 : Liquides inflammables Emballage : Groupe d'emballage I : matières très dangereuses ; -    1614    Numéro ONU : 1614 : CYANURE D’HYDROGÈNE STABILISÉ, avec moins de 3 pour cent d’eau et absorbé dans un matériau inerte poreux Classe : 6.1 Code de classification : TF1 : Matières toxiques inflammables : Liquides ; Étiquettes : 6.1 : Matières toxiques 3 : Liquides inflammables Emballage : Groupe d'emballage I : matières très dangereuses ; 663    3294    Code Kemler : 663 : matière très toxique et inflammable (point d'éclair égal ou inférieur à 60 °C) Numéro ONU : 3294 : CYANURE D’HYDROGÈNE EN SOLUTION ALCOOLIQUE contenant au plus 45 pour cent de cyanure d’hydrogène Classe : 6.1 Code de classification : TF1 : Matières toxiques inflammables : Liquides ; Étiquettes : 6.1 : Matières toxiques 3 : Liquides inflammables Emballage : Groupe d'emballage I : matières très dangereuses ;
Inhalation	Très toxique
Peau	Très toxique
Yeux	Provoque des conjonctivites
Ingestion	Très toxique
Écotoxicologie
LogP	−0,25
Seuil de l’odorat	bas : 2 ppm haut : 10 ppm
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Il s'agit d'un produit extrêmement toxique et qui peut être mortel, car il cause une anoxie du fait de l’analogie structurale de l’ion CN⁻ avec la molécule d’O₂ et de son affinité pour la molécule d’hémoglobine qui transporte l’oxygène dans le sang. Dans la nature, il est souvent associé au benzaldéhyde qui dégage une odeur d’amande amère caractéristique, à laquelle certaines personnes ne sont pas sensibles.

Histoire

Le cyanure d'hydrogène fut initialement isolé d'un pigment bleu (le bleu de Prusse), connu depuis 1704, mais dont on ignorait la structure. On sait aujourd'hui que c'est un polymère de coordination, avec une structure complexe et une formule empirique de ferrocyanure de fer hydraté.

En 1752, le chimiste français Pierre Macquer montra que le bleu de Prusse pouvait être converti en oxyde de fer et un composé volatil, et que la combinaison de ces deux produits redonnait le bleu de Prusse. Le nouveau composé était précisément le cyanure d'hydrogène. Après Macquer, le chimiste suédois Carl Wilhelm Scheele synthétisa le cyanure d'hydrogène en 1782, et le nomma Blausäure (lit. « acide de bleu »), ayant reconnu son acidité. En anglais, il fut davantage connu sous le nom de prussic acid.

En 1787, le chimiste français Claude Louis Berthollet montra que le cyanure d'hydrogène ne contenait pas d'oxygène, ce qui fut essentiel pour la théorie des acides, Lavoisier ayant postulé que tous les acides contenaient de l'oxygène (le nom de l'oxygène provient du grec qui signifie « qui engendre l'acidité », tout comme pour l'allemand Sauerstoff). En 1811, Joseph Louis Gay-Lussac parvint à liquéfier le cyanure d'hydrogène pur, puis, en 1815, il en établit la formule chimique.

Sources naturelles

Extrêmement toxique, l'acide cyanhydrique est produit naturellement par certains végétaux, et peut être trouvé notamment dans les amandes amères, les noyaux de pêche (et plus généralement les noyaux des fruits du genre Prunus), de nèfles, les feuilles de cerisier (Prunus avium) et de laurier-cerise (Prunus laurocerasus), le sorgho (jeune plante et graines non mûres), le sureau hièble et le manioc. Il intervient aussi dans l’arôme des cerises (comme le benzaldéhyde).

Il est présent dans les cyanhydrines comme les mandélonitriles, et peut en être extrait par voie chimique. Certains millepattes dégagent du cyanure d'hydrogène comme mécanisme de défense. Il est contenu dans les gaz d'échappement des véhicules à combustion interne, dans la fumée de tabac, dans les fumées chirurgicales et dans la fumée de combustion de certaines matières plastiques contenant de l'azote — typiquement, le polyacrylonitrile et les copolymères associés, ABS et SAN, mais aussi le polyuréthane.

Préparation et synthèse

Le cyanure d'hydrogène est produit en grande quantité par deux procédés :

• dans le procédé Degussa, l'ammoniac et le méthane réagissent à 1 200 °C sur un catalyseur de platine.

CH₄ + NH₃ → HCN + 3 H₂

Cette réaction est semblable à celle du méthane et de l'eau pour former CO et H₂ (procédé dit « du gaz à l'eau ») ;

• dans le procédé Andrussow, on ajoute du dioxygène :

CH₄ + NH₃ + 1,5 O₂ → HCN + 3 H₂O

Cette réaction se produit sur un catalyseur constitué de fils en alliage platine/rhodium (généralement 90/10 %) à une température d'environ 1 100 °C.

• Le procédé Shawinigan est assez semblable aux précédents mais utilise des coupes d'hydrocarbures avec comme principal composant le propane :

C₃H₈ + 3 NH₃ → 3 HCN + 7 H₂

La réaction a lieu dans un lit fluidisé avec des particules de coke^{[réf. souhaitée]} à une température supérieure à 1 300 °C. Aucun catalyseur n'est nécessaire.

• Au laboratoire, de petites quantités d'HCN sont produites par action d'acide sur un cyanure alcalin.

H⁺ + NaCN → HCN + Na⁺

Cette réaction est la source d'empoisonnements accidentels.

Propriétés

Propriétés physiques

Le cyanure d'hydrogène se présente, à l'état pur, sous la forme d'un liquide incolore très volatil, ou d'un gaz incolore exhalant une odeur caractéristique d'amande amère. Il bout à 26 °C.

Il est miscible en toutes proportions avec l'eau et l'éthanol, soluble dans l'oxyde de diéthyle (éther).

Le cyanure d'hydrogène gazeux dans l'air est explosif à partir d'une concentration de 56 000 ppm (5,6 %).

Propriétés chimiques

Le cyanure d'hydrogène pur est stable.

Moins pur, comme il est commercialisé, et s'il n'est pas stabilisé, il polymérise en donnant un dépôt brun. Ce processus, exothermique et autocatalytique, s'accélère en présence d'eau et de produits à réaction alcaline, et peut ainsi conduire à une réaction explosive. Le stabilisant le plus fréquent est l'acide phosphorique, employé dans des proportions de 50 à 100 ppm.

Le cyanure d'hydrogène est faiblement acide et produit des ions cyanure CN⁻ en solution aqueuse. Les sels de l'acide cyanhydrique sont appelés « cyanures ».

Réactions

HCN + R-CO-R' (cétone ou aldéhyde) → R-C(OH)(CN)-R' (cyanhydrine)

Le cyanure d'hydrogène brûle dans l'air en donnant de l'eau, du dioxyde de carbone et du diazote.

Chimie prébiotique

Diaminomaléonitrile.

L'acide cyanhydrique se serait formé grâce à la dissociation de l'azote moléculaire présent dans l'atmosphère. Les rayons ultraviolets pourraient réaliser cette réaction, à condition d'être suffisamment énergétiques (longueur d'onde inférieure à 100 nm), ce qui exclut toute réaction dans les couches les plus basses de l'atmosphère où les ultraviolets les plus énergétiques sont absorbés. La voie préférentielle pour synthétiser l'acide cyanhydrique à partir de l'azote semble être les éclairs, qui libèrent une énergie considérable sur leurs parcours, propre à casser de nombreuses molécules. Une fois la molécule de diazote brisée, un atome d'azote peut réagir avec une molécule de méthane (CH₄) pour donner de l'acide cyanhydrique et de l'hydrogène.

Le tétramère diaminomaléonitrile (en) se forme par polymérisation du cyanure d'hydrogène. Par une réaction photochimique, il se transforme en son isomère 4-amino-imidazole-5-carbonitrile, qui permet ensuite la synthèse de nombreux hétérocycles. De ce fait, il est considéré comme un composé candidat possible dans l'origine de la chimie prébiotique.

Utilisations

Le cyanure d'hydrogène est utilisé pour la fabrication :

• de fumigateurs, de pesticides ;
• de nitriles et de résines monomères (l'acrylonitrile, notamment, est utilisé pour la fabrication des fibres acryliques, de matières plastiques) ;
• de Mubtakkar (en), un dispositif de dispersion utilisé comme arme chimique ;
• il est l'élément principal du Zyklon B, utilisé par les Allemands comme insecticide et surtout comme outil d'extermination de masse dans les "chambres à gaz" durant la seconde guerre mondiale.

Sécurité

Voir la section Étiquetage selon les directives CE, à la fin de cet article.

Risques d'incendie

Le cyanure d'hydrogène, dont le point d'éclair est de −17,8 °C (coupelle fermée), est extrêmement inflammable. Il peut former des mélanges explosifs avec l'air et ses limites d'explosivité sont de 5,6 et 41 % en volume.

Établissements recevant du public (ERP)

En France, l'arrêté du 4 novembre 1975 modifié impose que la masse des matériaux inflammables utilisés dans les aménagements intérieurs des établissements recevant du public n'entraîne pas une quantité d'azote pouvant être libérée sous forme d'acide cyanhydrique supérieure à cinq grammes par mètre cube du volume du local considéré.

Toxicité pour l'Homme

L'intoxication aiguë peut survenir par ingestion, par inhalation, ou par contact avec la peau. Une concentration de 300 ppm dans l'air tue un homme en quelques minutes. Sa toxicité est due à l'ion cyanure. Le cyanure d'hydrogène est utilisé aux États-Unis comme méthode d'exécution de la peine de mort et a été utilisé par le régime nazi (sous le nom de Zyklon B) dans les camps d'extermination comme outil « d'extermination de masse ». Le même produit est toujours fabriqué actuellement en République tchèque, sous le nom « Uragan D2 », et utilisé comme pesticide.

Le seuil de perception olfactive est inférieur à 1 ppm chez les sujets attentifs, sains et non habitués ; cependant, de nombreuses personnes, pour des raisons génétiques, ne perçoivent pas ou peu l'odeur du cyanure d'hydrogène.

Des taux de concentration atmosphériques supérieurs à 50 ppm respirés pendant plus d'une demi-heure représentent un risque important, alors que des taux de 200 à 400 ppm ou plus sont considérés comme pouvant entraîner la mort après une exposition de quelques minutes. À titre indicatif, la dose létale 50 pour le rat est de 484 ppm pour une exposition de cinq minutes.

Source

• Institut national de recherche et de sécurité, Cyanure d'hydrogène et solutions aqueuses [PDF], fiche toxicologique n^o 4, 1997, Paris, 5 p.

Dans la littérature

• Dans Thérèse Raquin d'Émile Zola (1867), c'est avec de l'acide cyanhydrique que Thérèse et Laurent se suicident.
• Dans Le Portrait de Dorian Gray d'Oscar Wilde (1890), on suspecte que c'est le poison qui a donné la mort à Sybil Vane.
• Dans Meurtre au champagne d'Agatha Christie (1945), la victime est empoisonnée à l'acide cyanhydrique.
• Dans SAS Magie noire à New York de Gérard de Villiers (1968), Malko Linge échappe de justesse à une tentative d'assassinat à l'acide prussique.
• Dans Embargo (1976), Gérard de Villiers imagine que des terroristes tuent leurs victimes à l'aide d'acide cyanhydrique.

Au cinéma

• La solution aqueuse de cyanure d'hydrogène apparaît sous son nom d'acide prussique lors d'un dialogue entre Bernard Blier et Annie Girardot dans le film Elle cause plus... elle flingue (1972) de Michel Audiard, évoquant un ancien dîner en tête à tête entre ces deux personnages et qui avait mal fini.
• Utilisé sous le nom d'acide prussique dans le film En secret (2014) par les amants Laurent et Thérèse Raquin pour mettre fin à leurs jours.
• Utilisé dans le film Jurassic World: Fallen Kingdom dans le manoir Lockwood.
• Utilisé dans le film Skyfall sorti en 2012 lors d’un dialogue entre M et l’ex-agent Da Silva du MI6.
• Le service King's Man essaie d'assassiner Raspoutine avec un gâteau à l'amande (The King's Man). Raspoutine découvre le poison à cause de la similitude connue entre l'amande et le cyanure d'hydrogène.

Voir aussi

Articles connexes

• Cyanure
• Nitrile

Liens externes

• Fiche toxicologique [PDF], INRS
• Fiche internationale de sécurité
• Fiche [PDF], INERIS