Kyselina isokyanová - Isocyanic acid
Jména | |
---|---|
Název IUPAC Kyselina isokyanová | |
Ostatní jména Karbimid[1] | |
Identifikátory | |
3D model (JSmol ) |
|
ChEBI | |
ChemSpider | |
Informační karta ECHA | 100.109.068 |
PubChem CID | |
UNII |
|
Řídicí panel CompTox (EPA) | |
| |
| |
Vlastnosti | |
CHNÓ | |
Molární hmotnost | 43.025 g · mol−1 |
Vzhled | Bezbarvá kapalina nebo plyn (b.p. blízko teploty místnosti) |
Hustota | 1,14 g / cm3 (20 ° C) |
Bod tání | -86 ° C (-123 ° F; 187 K)[3] |
Bod varu | 23,5 ° C (74,3 ° F; 296,6 K) |
Rozpouští se | |
Rozpustnost | Rozpustný v benzen, toluen, éter |
Konjugovaná kyselina | Oxomethaniminium[2] |
Konjugovaná základna | Kyanát |
Nebezpečí | |
Hlavní nebezpečí | Jedovatý |
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
ověřit (co je ?) | |
Reference Infoboxu | |
Kyselina isokyanová je chemická sloučenina s strukturní vzorec HNCO, který se často píše jako H – N = C = O. Je to bezbarvá látka, těkavá a jedovatý, s bod varu 23,5 ° C. Je to převládající tautomer z kyselina kyanová H – O – C≡N.
Odvozené anion [N = C = O]−
je stejná jako kyselina kyanová a nazývá se kyanát. Související funkční skupina –N = C = O je isokyanát; je odlišný od kyanát –O – C≡N, hřímat -NA+≡C−, a nitrilooxid –C≡N+-Ó−.[4]
Kyselinu isokyanovou objevil v roce 1830 Justus von Liebig a Friedrich Wöhler.[5]
Kyselina isokyanová je nejjednodušší stabilní chemická sloučenina který obsahuje uhlík, vodík, dusík, a kyslík, čtyři nejčastěji nalezené prvky v organická chemie a biologie. Je to jediný poměrně stabilní jeden ze čtyř lineárních izomerů s molekulární vzorec HOCN, které byly syntetizovány, ostatní jsou kyselina kyanová H – O – C≡N a nepolapitelný kyselina fulminová H – C≡N+-Ó−[6] a kyselina isofulminová H – O – N+≡C−.[4][7]
Struktura
Ačkoli elektronická struktura podle teorie valenčních vazeb lze psát jako HN = C = O, vibrační spektrum má pásek 2268,8 cm−1 v plynné fázi, což jasně naznačuje trojnou vazbu uhlík-dusík.[8][9] Kanonická forma H≡C-O− je hlavní rezonanční struktura.
Vlastnosti
Fyzický
Čistá sloučenina má a bod tání -86,8 ° C a bod varu 23,5 ° C, takže je při okolních teplotách těkavý.[10][11]
Kyselost
Ve vodném roztoku je to slabá kyselina, které mají pK.A z 3,7:[12]
- HNCO ⇌ H+ + Poddůstojník−
Rozklad
Kyselina isokyanová hydrolyzuje na oxid uhličitý a amoniak:
- HNCO + H2O → CO2 + NH3
Oligomerizace
V dostatečně vysokých koncentracích se kyselina izokyanová oligomerizuje, aby poskytla zastřihovač kyselina kyanurová a cyamelid polymer. Tyto druhy se obvykle snadno oddělují od reakčních produktů v kapalné nebo plynné fázi. Samotná kyselina kyanurová se při dalším zahřívání na kyselinu isokyanovou rozkládá.[10]
Stabilita v řešení
Zředěné roztoky kyseliny isokyanové jsou stabilní v inertních rozpouštědlech, např. ether a chlorované uhlovodíky.[13]
Reakce
Kyselina isokyanová reaguje s aminy dát močoviny (karbamidy):
- HNCO + RNH2 → RNHC (O) NH2.
Tato reakce se nazývá karbamylace.
HNCO se přidává přes elektronově bohaté dvojné vazby, jako jsou vinylethery, za vzniku odpovídajících isokyanátů.
Kyselina isokyanová, HNCO, je Lewisova kyselina, jejíž volná energie, entalpie a entropie se mění pro její asociaci 1: 1 s řadou bází v roztoku tetrachlormethanu při 25 ° C.[14] Vlastnosti akceptoru HNCO jsou srovnávány s jinými Lewisovými kyselinami v ECW model.
Tautomerismus
The tautomer, známý jako kyselina kyanová, je HOCN, ve kterém je atom kyslíku protonován, nestabilní k rozkladu, ale v roztoku je v rovnováze s kyselinou isokyanovou přítomný v rozsahu asi 3%. Vibrační spektrum naznačuje přítomnost trojné vazby mezi atomy dusíku a uhlíku.[15]
Nízkoteplotní fotolýza pevných látek obsahujících HNCO vytváří tautomer kyanovou kyselinu H-O-C≡N, nazývanou také hydrogenkyanát.[16] Čistá kyselina kyanová nebyla izolována a kyselina isokyanová je převládající formou ve všech rozpouštědlech.[13] Někdy jsou informace uváděné pro kyselinu kyanovou v referenčních knihách ve skutečnosti pro kyselinu isokyanovou.[Citace je zapotřebí ]
Příprava
Kyselinu isokyanovou lze připravit protonací kyanátový anion, například ze solí jako kyanát draselný, buď plynným chlorovodík nebo kyseliny jako kyselina šťavelová.[17]
- H+ + Poddůstojník- → HNCO
HNCO lze také vyrobit vysokoteplotním tepelným rozkladem trimerkyseliny kyanurové:
- C3H3N3Ó3 → 3 HNCO
Na rub slavné syntézy močovina podle Friedrich Wöhler,
- OC (NH2)2 → HNCO + NH3
Produkuje se kyselina isokyanová, která se rychle trimerizuje na kyselinu kyanurovou.
Výskyt
Kyselina isokyanová byla detekována v mnoha druzích mezihvězdného prostředí.[7]
Kyselina isokyanová je také přítomna v různých formách kouř, počítaje v to smog a Cigaretový kouř. Bylo zjištěno pomocí hmotnostní spektrometrie a snadno rozpouští se ve vodě, což představuje zdravotní riziko pro plíce.[18]
Viz také
Reference
- ^ Kyanamid má také toto jméno a pro které je systematičtější správné
- ^ "Oxomethaniminium | CH2NO | ChemSpider". www.chemspider.com. Citováno 27. ledna 2019.
- ^ Pradyot Patnaik. Handbook of Anorganic Chemicals. McGraw-Hill, 2002, ISBN 0-07-049439-8
- ^ A b William R. Martin a David W. Ball (2019): „Malé organické fulmináty jako materiály s vysokou energií. Fulmináty acetylenu, ethylenu a allenu“. Journal of Energetic Materials, svazek 31, číslo 7, strany 70-79. doi:10.1080/07370652.2018.1531089
- ^ Liebig, J .; Wöhler, F. (1830). „Untersuchungen über die Cyansäuren“. Ann. Phys. 20 (11): 394. Bibcode:1830AnP ... 96..369L. doi:10.1002 / andp.18300961102.
- ^ Kurzer, Frederick (2000). „Kyselina fulminová v dějinách organické chemie“. Journal of Chemical Education. 77 (7): 851–857. Bibcode:2000JChEd..77..851K. doi:10.1021 / ed077p851.
- ^ A b Donghui Quan, Eric Herbst, Yoshihiro Osamura a Evelyne Roueff (2010): „Modelování kyseliny izokyanové (HNCO), kyseliny kyanové (HOCN), kyseliny fulminové (HCNO) a kyseliny isofulminové (HONC) v různých mezihvězdných prostředích " Astrofyzikální deník, svazek 725, číslo 2, stránky doi:10.1088 / 0004-637X / 725/2/2101
- ^ Nakamoto, část A, s. 190
- ^ Teles, Joaquim Henrique; Maier, Günther; Andes Hess, B .; Schaad, Lawrence J .; Winnewisser, Manfred; Winnewisser, Brenda P. (1989). "CHNO izomery". Chemische Berichte. 122 (4): 753–766. doi:10.1002 / cber.19891220425.
- ^ A b Greenwood, str
- ^ Wells, str. 722
- ^ Databáze IUPAC SC Komplexní databáze publikovaných údajů o rovnovážných konstantách kovových komplexů a ligandů
- ^ A b A. S. Narula, K. Ramachandran „Isocyanic Acid“ v Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis, 2001, John Wiley & Sons, New York. doi:10.1002 / 047084289X.ri072m Článek Datum zveřejnění článku: 15. dubna 2001.
- ^ Nelson, J. (1970) Vodíkem vázané komplexy kyseliny isokyanové: Infračervená spektra a termodynamická měření. Spectrochimica Acta Část A: Molekulární spektroskopie 26,109-120.
- ^ Teles, Joaquim Henrique; Maier, Günther; Andes Hess, B .; Schaad, Lawrence J .; Winnewisser, Manfred; Winnewisser, Brenda P. (1989). "CHNO izomery". Chem. Ber. 122 (4): 1099–0682. doi:10.1002 / cber.19891220425.
- ^ Jacox, M.E .; Milligan, D.E. (1964). „Nízkoteplotní infračervená studie meziproduktů při fotolýze HNCO a DNCO“. Journal of Chemical Physics. 40 (9): 2457–2460. Bibcode:1964JChPh..40.2457J. doi:10.1063/1.1725546.
- ^ Fischer, G .; Geith, J .; Klapötke, T. M .; Krumm B. (2002). "Studie syntézy, vlastností a dimerizace kyseliny izokyanové" (PDF). Z. Naturforsch. 57b (1): 19–25. doi:10.1515 / znb-2002-0103. S2CID 37461221.
- ^ Preidt, Robert. „Chemická látka v kouři může představovat zdravotní riziko“. MyOptumHealth. AccuWeather. Citováno 14. září 2011.
externí odkazy
- Walter, Wolfgang (1997). Organická chemie: Komplexní textová a zdrojová kniha. Chichester: Albion Publishing. str. 364. ISBN 978-1-898563-37-2. Citováno 2008-06-21.
- Kyselina kyanová z NIST Chemistry WebBook (přístupné 9. 9. 2006)