حمض الأيزوسيانيك

📅 آخر تحديث: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

حمض الإيزوسيانيك مركب كيميائي صيغته البنائية HNCO، والتي تُكتب غالبًا على الصورة H−N=C=O . وهو غاز عديم اللون، متطاير وسام ، يتكثف عند درجة حرارة 23.5 درجة مئوية. وهو المتصاوغ التوتوميري السائد لحمض السيانيك (المعروف أيضًا باسم السيانول) ( H−O−C≡N )، والمونومر لحمض السيانوريك . 

الأنيون المشتق من حمض الإيزوسيانيك هو نفسه الأنيون المشتق من حمض السيانيك، وهو [ N=C=O] ⁻ ، ويُسمى السيانات . المجموعة الوظيفية المرتبطة -N=C=O هي إيزوسيانات ؛ وهي تختلف عن السيانات ( -O-C≡N )، والفولمينات ( -O-N⁺≡C⁻ ) ، وأكسيد النيتريل ( -C≡N⁺ - O⁻ ) . [ 6 ]

تم اكتشاف حمض الإيزوسيانيك في عام 1830 من قبل جوستوس فون ليبج وفريدريش فولر . [ 7 ]

حمض الإيزوسيانيك هو أبسط مركب كيميائي مستقر يحتوي على الكربون والهيدروجين والنيتروجين والأكسجين ، وهي العناصر الأربعة الأكثر شيوعًا في الكيمياء العضوية وعلم الأحياء. وهو الوحيد المستقر نسبيًا من بين المتصاوغات الخطية الأربعة ذات الصيغة الجزيئية HOCN التي تم تصنيعها، والمتصاوغات الأخرى هي حمض السيانيك (سيانول، H −O−C≡N ) وحمض الفولمينيك ( H−C≡N⁺ − O⁻ ) [ 8 ] وحمض الإيزوفولمينيك ( H−O− N⁺≡C⁻ ) [ 6 ] [ 9 ] .

بناء

حمض الأيزوسيانيك (HNCO)

على الرغم من إمكانية كتابة البنية الإلكترونية وفقًا لنظرية الرابطة التكافؤية على النحو التالي : H−N=C=O، إلا أن الطيف الاهتزازي يُظهر حزمة عند 2268.8  سم⁻¹ في الحالة الغازية، وهو ما يُشير، بحسب البعض، إلى وجود رابطة ثلاثية بين الكربون والنيتروجين. [ 10 ] [ 11 ] إذا كان الأمر كذلك، فإن الشكل المتعارف عليه H− N⁺≡C −O⁻ هو بنية الرنين الرئيسية .

مع ذلك، تشير التحليلات الاهتزازية الكلاسيكية  إلى أن التردد 2268.8 سم⁻¹ هو تمدد الرابطة N= C =O غير المتماثل، وفقًا لكولثوب وآخرون [ 12 ] ، وكذلك موقع NIST Chemistry WebBook [ 13 ] ، الذي يُشير أيضًا إلى أن التردد المقابل لتمدد الرابطة N=C=O المتماثل (ضعيف في الأشعة تحت الحمراء، لكنه قوي في رامان) هو 1327 سم⁻¹  . بناءً على هذه التحديدات الكلاسيكية، لا حاجة إلى افتراض حالة شحنة كاملة لذرات النيتروجين والأكسجين لتفسير بيانات الطيف الاهتزازي.

حمض السيانيك (HOCN)

يوجد المتصاوغ التوتوميري ، المعروف باسم حمض السيانيك (HOCN)، والذي تكون فيه ذرة الأكسجين مُبرتنة، في حالة توازن مع حمض الأيزوسيانيك بنسبة تقارب 3%. ويشير الطيف الاهتزازي إلى وجود رابطة ثلاثية بين ذرتي النيتروجين والكربون. [ 11 ]

ملكيات

في المحلول المائي يكون حمضًا ضعيفًا ، وله قيمة pKa تبلغ 3.7 : [ 4 ]

HNCO ⇌ H + + NCO −

يتحلل حمض الأيزوسيانيك إلى ثاني أكسيد الكربون والأمونيا :

HNCO + H₂O → CO₂ + NH₃

تكون المحاليل المخففة لحمض الأيزوسيانيك مستقرة في المذيبات الخاملة ، مثل الإيثر والهيدروكربونات المكلورة . [ 2 ]

عند التركيزات العالية، يتجمع حمض الإيزوسيانيك ليعطي حمض السيانوريك ثلاثي الوحدات والسياميليد ، وهو بوليمر. وعادةً ما يسهل فصل هذه المركبات عن نواتج التفاعل في الطور السائل أو الغازي. [ 2 ]

يتفاعل حمض الأيزوسيانيك مع الأمينات لإنتاج اليوريا (الكرباميدات):

HNCO + RNH 2 → RNHC(O)NH 2

يُطلق على هذا التفاعل اسم الكرباميل . يمكن أن يتفاعل حمض الأيزوسيانيك الزائد مع اليوريا لإنتاج الألوفانات . [ 2 ]

يتفاعل HNCO عبر الروابط المزدوجة الغنية بالإلكترونات، مثل فينيل إيثرات ، ليعطي الإيزوسيانات المقابلة.

حمض الإيزوسيانيك، HNCO، هو حمض لويس ، وقد تم الإبلاغ عن تغيرات الطاقة الحرة والمحتوى الحراري والإنتروبيا له عند ارتباطه بنسبة 1:1 مع عدد من القواعد في محلول رابع كلوريد الكربون عند 25 درجة مئوية. [ 14 ] تتم مقارنة خصائص استقبال الإلكترونات لحمض الإيزوسيانيك مع أحماض لويس الأخرى في نموذج ECW . 

يؤدي التحليل الضوئي للمواد الصلبة المحتوية على HNCO عند درجات حرارة منخفضة إلى تكوين حمض السيانيك المتماثل H−O−C≡N ، والذي يُسمى أيضًا سيانات الهيدروجين. [ 15 ] لم يتم عزل حمض السيانيك النقي، ويُعد حمض الأيزوسيانيك الشكل السائد في جميع المذيبات. [ 2 ] في بعض الأحيان، تكون المعلومات الواردة في المراجع عن حمض السيانيك خاصة بحمض الأيزوسيانيك.

تحضير

يمكن صنع حمض الأيزوسيانيك عن طريق بروتنة أنيون السيانات ، كما هو الحال من أملاح مثل سيانات البوتاسيوم ، إما بواسطة غاز كلوريد الهيدروجين أو أحماض مثل حمض الأكساليك . [ 16 ]

H + + NCO − → HNCO

يمكن أيضًا صنع HNCO عن طريق التحلل الحراري عالي الحرارة لحمض السيانوريك الثلاثي :

C₃H₃N₃O₃ → 3HNCO​​​​​​

في جميع الحالات، يجب حفظ الحمض الناتج باردًا جدًا أو في شكل غازي، حيث أن حمض الأيزوسيانيك المركز يتبلمر بسرعة فوق -20 درجة  مئوية. [ 2 ]

على عكس عملية التخليق الشهيرة لليوريا التي قام بها فريدريش فولر ،

CO(NH₂ ) ₂ → HNCO + NH₃

يتم إنتاج حمض الأيزوسيانيك ويتحول بسرعة إلى حمض السيانوريك.

حدوث

تم الكشف عن حمض الأيزوسيانيك في العديد من أنواع البيئات بين النجوم . [ 9 ]

يوجد حمض الإيزوسيانيك أيضاً في أشكال مختلفة من الدخان ، بما في ذلك الضباب الدخاني ودخان السجائر . وقد تم الكشف عنه باستخدام مطياف الكتلة ، وهو يذوب بسهولة في الماء ، مما يشكل خطراً صحياً على الرئتين. [ 17 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ يُعرف السياناميد أيضاً بهذا الاسم، وهو الاسم الأكثر دقة من الناحية المنهجية.
  2. 1 2 3 4 5 6 7 8 نارولا، أشاران س.؛ راماتشاندران، كيشور (2001). "حمض الأيزوسيانيك". موسوعة الكواشف للتخليق العضوي . doi : 10.1002/047084289X.ri072m . ISBN 0-471-93623-5.
  3. ↑ براديوت باتنايك. دليل المواد الكيميائية غير العضوية . ماكجرو هيل، 2002، رقم ISBN 0-07-049439-8
  4. 1 2 بيتيت، جوينيث؛ بيتيت، ليزلي. "قاعدة بيانات SC" (قاعدة بيانات احتكارية) . تيمبل، يوركس: برامج أكاديمية - عبر ملف تنفيذي احتكاري. 
  5. ↑ "أوكسوميثانيمينيوم | CH2NO | ChemSpider" . www.chemspider.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 يناير 2019 .
  6. مارتن ، ويليام ر.؛ بول، ديفيد و. (2019). "فولمينات عضوية صغيرة كمواد عالية الطاقة. فولمينات الأسيتيلين والإيثيلين والألين". مجلة المواد النشطة . 37 (1): 70-79 . Bibcode : 2019JEnM...37...70M . doi : 10.1080/07370652.2018.1531089 .
  7. ^ ليبيج، ج. وولر، ف. (1830). "Unter suchungen über die Cyansäuren" . أنالين دير فيزيك . 20 (11): 394. بيب كود : 1830AnP....96..369L . دوى : 10.1002/andp.18300961102 .
  8. ↑ كورتزر، فريدريك (2000). "حمض الفولمينيك في تاريخ الكيمياء العضوية". مجلة التعليم الكيميائي . 77 (7): 851-857 . Bibcode : 2000JChEd..77..851K . doi : 10.1021/ed077p851 .
  9. 1 2 كوان، دونغهوي؛ هيربست، إريك؛ أوسامورا، يوشيهيرو؛ رويف، إيفلين (2010). "نمذجة الغاز والحبيبات لحمض الأيزوسيانيك (Hnco)، وحمض السيانيك (Hocn)، وحمض الفولمينيك (Hcno)، وحمض الأيزوفولمينيك (Honc) في بيئات بين نجمية متنوعة". المجلة الفيزيائية الفلكية . 725 (2): 2101-2109 . Bibcode : 2010ApJ...725.2101Q . doi : 10.1088/0004-637X/725/2/2101 . hdl : 1811/47796 .
  10. ↑ ناكاموتو، الجزء أ، صفحة 190
  11. 1 2 تيليس، يواكيم هنريكي؛ ماير، غونتر. الأنديز هيس، ب. شاد، لورانس J.؛ وينويسر، مانفريد؛ وينيويسر، بريندا ب. (1989). “أيزومرات C H NO”. كيميش بيريشت . 122 (4): 753-766 . دوى : 10.1002/cber.19891220425 .
  12. ↑ كولثوب، نورمان ب .؛ دالي، لورانس هـ.؛ ويبرلي، ستيفن إي. (1990). مقدمة في مطيافية الأشعة تحت الحمراء ومطيافية رامان . دار النشر الأكاديمية (إلسيفير). رقم ISBN 978-0-12-182554-6.
  13. ↑ "حمض الأيزوسيانيك" . المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (وزارة التجارة الأمريكية) . تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 أبريل 2023 .
  14. ↑ نيلسون، ج. (1970) معقدات حمض الأيزوسيانيك المرتبطة بروابط هيدروجينية: أطياف الأشعة تحت الحمراء والقياسات الديناميكية الحرارية. سبيكتروكيميكا أكتا الجزء أ: مطيافية الجزيئات 26، 109-120.
  15. ↑ جاكوكس، م. إي.؛ ميليجان، د. إي. (1964). "دراسة بالأشعة تحت الحمراء عند درجات حرارة منخفضة للمركبات الوسيطة في التحلل الضوئي لـ HNCO وDNCO". مجلة الفيزياء الكيميائية . 40 (9): 2457-2460 . Bibcode : 1964JChPh..40.2457J . doi : 10.1063/1.1725546 .
  16. ↑ فيشر، ج.؛ جيث، ج.؛ كلابوتكه، ت.م.؛ كروم، ب. (2002). "تخليق وخواص ودراسة التماثل الثنائي لحمض الأيزوسيانيك" (ملف PDF) . مجلة Z. Naturforsch . 57b (1): 19–25 . doi : 10.1515/znb-2002-0103 . S2CID 37461221 . 
  17. ↑ بريدت، روبرت. "المواد الكيميائية في الدخان قد تشكل خطراً على الصحة" . ماي أوبتوم هيلث . أكيو ويذر . تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 سبتمبر 2011 .