氰酸-酸性
氰酸的歷史地位
氰酸銀和雷酸銀是人類發現的第一個同分異構體
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
氰酸可由氰尿酸經加熱分解而製得。
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。緊接着,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)。
三聚氰酸可能會導致腎結石。
尿素以氨氣為載體,硅膠為催化劑,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)。