Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлен с Cyanic acid )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Изоциановая кислота
Isocyansäure.svg
Изоциановая кислота 3D шары.png
Имена
Название ИЮПАК
Изоциановая кислота
Другие имена
Карбимид [1]
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ЧЭБИ
ChemSpider
ECHA InfoCard100.109.068 Отредактируйте это в Викиданных
UNII
  • InChI = 1S / CHNO / c2-1-3 / h2H проверитьY
    Ключ: OWIKHYCFFJSOEH-UHFFFAOYSA-N проверитьY
  • InChI = 1 / CHNO / c2-1-3 / h2H
    Ключ: OWIKHYCFFJSOEH-UHFFFAOYAE
  • Изоциановая кислота: O = C = N
  • Циановая кислота: OC # N
Характеристики
C H N O
Молярная масса43,025  г · моль -1
ВнешностьБесцветная жидкость или газ (температура кипения близка к комнатной)
Плотность1,14 г / см 3 (20 ° С)
Температура плавления-86 ° С (-123 ° F, 187 К) [3]
Точка кипения 23,5 ° С (74,3 ° F, 296,6 К)
Растворяется
РастворимостьРастворим в бензоле , толуоле , эфире
Конъюгированная кислотаОксометаниминий [2]
Основание конъюгатаЦианат
Опасности
Основные опасностиЯдовитый
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверить  ( что есть   ?)проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Изоциановая кислота - это химическое соединение со структурной формулой HNCO, которую часто записывают как H – N = C = O. Это бесцветное, летучее и ядовитое вещество с температурой кипения 23,5 ° C. Это является преобладающим таутомер из синильной кислоты H-O-C≡N.

Производный анион [N = C = O]-
совпадает с циановой кислотой и называется цианатом . Родственная функциональная группа –N = C = O представляет собой изоцианат ; он отличается от цианата –O – C≡N, фульмината –O – N + ≡C - и оксида нитрила –C≡N + –O - . [4]

Изоциановая кислота была открыта в 1830 году Юстусом фон Либихом и Фридрихом Велером . [5]

Изоциановая кислота - это простейшее стабильное химическое соединение, которое содержит углерод , водород , азот и кислород - четыре наиболее часто встречающихся элемента в органической химии и биологии. Это единственный достаточно стабильный из четырех синтезированных линейных изомеров с молекулярной формулой HOCN, остальные представляют собой циановую кислоту H – O – C≡N и неуловимую фульминовую кислоту H – C≡N + –O - [6] и изофульминовая кислота H – O – N + ≡C - . [4] [7]

Структура [ править ]

Хотя электронная структура согласно теории валентной связи может быть записана как HN = C = O, колебательный спектр имеет полосу при 2268,8 см -1 в газовой фазе, что ясно указывает на тройную связь углерод-азот. [8] [9] Таким образом, каноническая форма H+N≡C − O - основная резонансная структура .

Свойства [ править ]

Физический [ править ]

Чистое соединение имеет точку плавления -86,8 ° C и точку кипения 23,5 ° C, поэтому оно летучее при температуре окружающей среды. [10] [11]

Кислотность [ править ]

В водном растворе это слабая кислота с p K a 3,7: [12]

HNCO ⇌ H + + NCO -

Разложение [ править ]

Изоциановая кислота гидролизуется до диоксида углерода и аммиака :

HNCO + H 2 O → CO 2 + NH 3

Олигомеризация [ править ]

При достаточно высоких концентрациях изоциановая кислота олигомеризуется с образованием тримера циануровой кислоты и циамелида , полимера. Эти частицы обычно легко отделяются от продуктов реакции в жидкой или газовой фазе. Сама циануровая кислота при дальнейшем нагревании разлагается обратно до изоциановой кислоты. [10]

Стабильность в растворе [ править ]

Разбавленные растворы изоциановой кислоты стабильны в инертных растворителях , например эфире и хлорированных углеводородах . [13]

Реакции [ править ]

Изоциановая кислота реагирует с аминами с образованием мочевины (карбамидов):

HNCO + RNH 2 → RNHC (O) NH 2 .

Эта реакция называется карбамилированием .

HNCO присоединяется через богатые электронами двойные связи, такие как виниловые эфиры , с получением соответствующих изоцианатов.

Изоциановая кислота, HNCO, представляет собой кислоту Льюиса , свободная энергия , энтальпия и энтропия которой изменяются при ее ассоциации 1: 1 с рядом оснований в растворе четыреххлористого углерода при 25 ° C. [14] Акцепторные свойства HNCO сравниваются с другими кислотами Льюиса в модели ECW .

Таутомерия [ править ]

Таутомер , известный как синильная кислота, HOCN, в котором протонированный атоме кислорода, является неустойчивым к разложению, но в растворе он присутствует в равновесии с изоциановой кислотой в пределы примерно 3%. Колебательный спектр свидетельствует о наличии тройной связи между атомами азота и углерода. [15]

Низкотемпературный фотолиз твердых веществ, содержащих HNCO, приводит к образованию таутомерной циановой кислоты HOC≡N, также называемой цианатом водорода. [16] Чистая циановая кислота не была выделена, и изоциановая кислота является преобладающей формой во всех растворителях. [13] Иногда информация, представленная для циановой кислоты в справочниках, на самом деле относится к изоциановой кислоте. [ необходима цитата ]

Подготовка [ править ]

Изоциановая кислота может быть получена протонированием цианат-аниона , например, из солей, подобных цианату калия , либо газообразным хлористым водородом, либо кислотами, такими как щавелевая кислота . [17]

H + + NCO - → HNCO

HNCO также может быть получен путем высокотемпературного термического разложения тримера циануровой кислоты :

C 3 H 3 N 3 O 3 → 3 HNCO

В обратном направлении известного синтеза мочевины путем Фридриха Вёлер ,

ОС (NH 2 ) 2 → HNCO + NH 3

образуется изоциановая кислота, которая быстро тримеризуется в циануровую кислоту.

Происшествие [ править ]

Изоциановая кислота была обнаружена во многих межзвездных средах . [7]

Изоциановая кислота также присутствует в различных формах дыма , включая смог и сигаретный дым . Он был обнаружен с помощью масс-спектрометрии и легко растворяется в воде , представляя опасность для здоровья легких. [18]

См. Также [ править ]

  • Цианат
  • Тиоциановая кислота

Ссылки [ править ]

  1. ^ Цианамид также имеет это название, и для него оно более систематично.
  2. ^ «Оксометаниминий | CH2NO | ChemSpider» . www.chemspider.com . Проверено 27 января 2019 .
  3. ^ Прадёт Патнаик. Справочник неорганических химикатов . Макгроу-Хилл, 2002, ISBN 0-07-049439-8 
  4. ^ a b Уильям Р. Мартин и Дэвид В. Болл (2019): «Маленькие органические фульминаты как высокоэнергетические материалы. Фульминаты ацетилена, этилена и аллена». Журнал «Энергетические материалы» , том 31, выпуск 7, страницы 70-79. DOI : 10,1080 / 07370652.2018.1531089
  5. ^ Либих, J .; Велер Ф. (1830). "Untersuchungen über die Cyansäuren" . Анна. Phys . 20 (11): 394. Полномочный код : 1830AnP .... 96..369L . DOI : 10.1002 / andp.18300961102 .
  6. ^ Курцер, Фредерик (2000). «Фульминовая кислота в истории органической химии». Журнал химического образования . 77 (7): 851–857. Bibcode : 2000JChEd..77..851K . DOI : 10.1021 / ed077p851 .
  7. ^ a b Donghui Quan, Eric Herbst, Yoshihiro Osamura и Evelyne Roueff (2010): «Моделирование газовым зерном изоциановой кислоты (HNCO), циановой кислоты (HOCN), фульминовой кислоты (HCNO) и изофульминовой кислоты (HONC) в различные межзвездные среды " Астрофизический журнал , том 725, выпуск 2, страницы doi : 10.1088 / 0004-637X / 725/2/2101
  8. ^ Накамото, часть А, р 190
  9. ^ Телес, Хоаким Энрике; Майер, Гюнтер; Andes Hess, B .; Шаад, Лоуренс Дж .; Винньюиссер, Манфред; Винньюиссер, Бренда П. (1989). «Изомеры CHNO». Chemische Berichte . 122 (4): 753–766. DOI : 10.1002 / cber.19891220425 .
  10. ^ a b Гринвуд, стр. 323
  11. ↑ Уэллс, стр. 722
  12. ^ База данных IUPAC SC Полная база данных опубликованных данных о константах равновесия комплексов металлов и лигандов.
  13. ^ a b А. С. Нарула, К. Рамачандран «Изоциановая кислота» в Энциклопедии реагентов для органического синтеза, 2001, John Wiley & Sons, Нью-Йорк. doi : 10.1002 / 047084289X.ri072m Дата публикации статьи в Интернете: 15 апреля 2001 г.
  14. ^ Нельсон, Дж. (1970) Водородно-связанные комплексы изоциановой кислоты: инфракрасные спектры и термодинамические измерения. Spectrochimica Acta Часть A: Молекулярная спектроскопия 26,109-120.
  15. ^ Телес, Хоаким Энрике; Майер, Гюнтер; Andes Hess, B .; Шаад, Лоуренс Дж .; Винньюиссер, Манфред; Винньюиссер, Бренда П. (1989). «Изомеры CHNO». Chem. Бер . 122 (4): 1099–0682. DOI : 10.1002 / cber.19891220425 .
  16. ^ Jacox, ME; Миллиган, DE (1964). «Низкотемпературное инфракрасное исследование промежуточных продуктов при фотолизе HNCO и DNCO». Журнал химической физики . 40 (9): 2457–2460. Bibcode : 1964JChPh..40.2457J . DOI : 10.1063 / 1.1725546 .
  17. ^ Фишер, G .; Geith, J .; Клапётке, ТМ; Крумм Б. (2002). «Синтез, свойства и исследование димеризации изоциановой кислоты» (PDF) . Z. Naturforsch . 57b (1): 19–25. DOI : 10.1515 / ZNB-2002-0103 . S2CID 37461221 .  
  18. ^ Прейдт, Роберт. «Химические вещества в дыме могут представлять опасность для здоровья» . MyOptumHealth . AccuWeather . Проверено 14 сентября 2011 года .

Внешние ссылки [ править ]

  • Вальтер, Вольфганг (1997). Органическая химия: полный текст и справочник . Чичестер: Издательство Альбион. п. 364. ISBN 978-1-898563-37-2. Проверено 21 июня 2008 .
  • Cyanic acid из NIST Chemistry WebBook (дата обращения: 09.09.2006).