基本信息
英文名 | | Cyanic Acid |
別名 | | Hocn; Zyansaeure; Chebi:28024 |
產品名稱 | | 氰酸 |
分子式 | | CHNO |
分子量 | | 43.03 |
CAS 登錄號 | | 420-05-3 |
分子行輸入簡碼 SMILES | | OC#N |
國際化學標識碼 InChI | | 1S/CHNO/c2-1-3/h3H |
國際化學標識檢索碼 InChIKey | | XLJMAIOERFSOGZ-UHFFFAOYSA-N |
同分異構
H-O-C≡N【正氰酸】、 H-N=C=O【
異氰酸】、H-O-N=C:【
雷酸】之間有區別。他們互為同分異構體。
氰酸有兩種指代,有對正氰酸和異氰酸的混合物的指代或者對這兩種酸類別上得總稱,也有單獨對正氰酸的默認指代。
氰酸的游離酸是
正氰酸與異氰酸二者的混合物,未曾分離開,但其酯類則有兩種
形式。
物理性質
正、異氰酸均是有揮發性和腐蝕性的液體,有強烈的苦杏仁味氣體,密度1.14g/cm^3,沸點23.6℃,在
水溶液中顯示強酸性,性質不穩定,易聚合,
水解時生成
氨氣和
二氧化碳。在蒸汽狀態或乙醚溶液中游離酸只以異氰酸形式存在。但僅正氰酸與醇類作用時生成氨基甲酸酯。
來源
維勒測定了氰酸的化學成分,指出它是由碳、氮、氫、氧4種
元素組成的。22歲的維勒發表了平生第二篇論文,公布了他所定的氰酸的化學成分。緊接著,維勒又製得了
氰酸銀和
氰酸鉀,測定了它們的化學成分。
化學性質
正氰酸三聚生成氰尿酸(三聚氰酸,即2,4,6-三羥基-1,3,5-三嗪)。
尿素以
氨氣為載體,矽膠為催化劑,在380-400℃溫度下沸騰反應,先分解生成氰酸,並進一步縮合生成
三聚氰胺。
6(NH2)2CO → C3H6N6 + 6 NH3 + 3 CO2
(如果人遭到氰酸中毒,口中會散發出苦杏仁的味道)
正氰酸在濃溶液中聚合成三聚氰酸,又稱氰尿酸。(正)氰酸可由三聚氰酸熱分解或氰酸鈉與鹽酸反應來製備。
對應酯類:
正氰酸酯R-O-C≡N 易聚合,並易水解,很難得到純態物。
異氰酸酯 R-N=C=O或O=C=N-R-N=C=O,一般是帶有不愉快氣味的液體。
酸性
氰酸在水溶液中以正氰酸與異氰酸混合物存在,顯示極強酸性。有揮發性和腐蝕性。性質不穩定,易聚合。
有關氰酸的酸性可以參考鮑林酸鹼經驗規律。在正氰酸中,含有的羥基數目為1,即含有一個羥基氫和一個羥基氧,因此正氰酸屬於弱酸。亦可正氰酸視為類鹵素來判定。但由於異氰酸在水溶液中會與正氰酸互變。異氰酸中含有一個非羥基氧而大大提高其酸性,從而有效提高了氰酸水溶液的酸性。
雷酸(HONC)屬於
二元酸,而非
一元酸。其原因是雷酸通常以H-O-N=C=C=N-O-H的形式存在,該結構不穩定,易爆炸。由於雷酸(二元)結構中羥基數目為2,不含有非羥基氧,故此雷酸屬於弱酸,酸性比醋酸強,比磷酸弱,稍微比亞硝酸強一點。
三聚氰酸為白色結晶。約在330℃解聚為氰酸和異氰酸。從水中析出者含有2分子結晶水,相對密度1.768(0℃),在空氣中失去水分而風化;從濃鹽酸或硫酸中析出者為無水結晶。1g能溶於約200ml水,無氣味,味微苦。該品還以酮式(或異氰尿酸)形式存在。圖中所示的兩個結構間來回變換(互變異構)。三羥基的互變異構體通常具有芳香性而會主導。由於芳香結構為三聚氰酸的主要存在形式,與氰酸相比其酸性會大大降低(分子中不含有羥基氧)。
氰酸的歷史地位
相關趣聞
——關於雷酸(HONC)和氰酸(HOCN)
維勒測定了氰酸的化學成分,指出它是由碳、氮、
氫、
氧4種
元素組成的。22歲的
維勒發表了平生第二篇論文,公布了他所定的氰酸的化學成分。緊接著,維勒又製得了
氰酸銀和
氰酸鉀,測定了它們的化學成分。
就在維勒發表第三篇論文時,
格麥林教授提醒他:“請你注意一下德國化學家
李比希剛發表的論文!”那時候的李比希,才20歲。維勒趕緊查閱了李比希的論文。奇怪,李比希測定了一種“雷酸”的化學成分,竟跟氰酸差不多!氰酸跟雷酸,化學性質截然不同,氰酸很安定,雷酸很易爆炸。不同的化合物,怎么會具有相同的成分?
不久,維勒來到
斯德哥爾摩,來到
柏濟力阿斯身邊。維勒迫不及待地提出了自己的疑問。這時,李比希也看到了維勒關於氰酸的論文。他同樣感到疑惑不解。
於是,李比希拿來氰酸銀進行分析,發現其中含有
氧化銀71%,並不象維勒所說的是77.23%。李比希發表論文,認為維勒搞錯了。維勒又重做實驗,發現李比希搞錯了,因為李比希所用的氰酸銀不純淨。維勒進一步測定,認為氰酸銀所含氧化銀應為77.5%。就這樣,維勒和李比希展開了熱烈的爭論。
1826年,李比希發表論文,說他提純了氰酸銀之後,所得結論與維勒一樣,同時也與他所測得的雷酸銀的化學成分一樣。對此,他們無法解釋:兩種顯然不同的化合物,怎么會有相同的成分呢?他們談起了氰酸、雷酸,
雷酸銀、氰酸銀。經過詳盡的討論,認為雙方都沒有錯。
1830年,柏濟力阿斯提出了一個嶄新的化學概念,叫做“同分異性”。意思是說,同樣的化學成分,可以組成性質不同的化合物。他認為,氰酸與雷酸,便屬於“同分異性”,它們的化學成分一樣,卻是性質不同的化合物。在此之前,化學界一向認為,一種化合物具有一種成分,絕沒有兩種不同化合物具有同一化學成分。