El ácido isociánico es un compuesto químico con la fórmula estructural HNCO, que a menudo se escribe como H – N = C = O. Es una sustancia incolora, volátil y venenosa , con un punto de ebullición de 23,5 ° C. Es el tautómero predominante del ácido cianhídrico H – O – C≡N.
Nombres | |
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Nombre IUPAC Ácido isocianico | |
Otros nombres Carbimida [1] | |
Identificadores | |
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Modelo 3D ( JSmol ) |
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CHEBI | |
ChemSpider | |
Tarjeta de información ECHA | 100.109.068 |
PubChem CID | |
UNII |
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Tablero CompTox ( EPA ) | |
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Propiedades | |
C H N O | |
Masa molar | 43,025 g · mol −1 |
Apariencia | Líquido o gas incoloro (pb cerca de la temperatura ambiente) |
Densidad | 1,14 g / cm 3 (20 ° C) |
Punto de fusion | −86 ° C (−123 ° F; 187 K) [3] |
Punto de ebullición | 23,5 ° C (74,3 ° F; 296,6 K) |
Se disuelve | |
Solubilidad | Soluble en benceno , tolueno , éter |
Ácido conjugado | Oxometaniminio [2] |
Base conjugada | Cianato |
Peligros | |
Principales peligros | Venenoso |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
verificar ( ¿qué es ?) | |
Referencias de Infobox | |
El anión derivado [N = C = O]-
es el mismo que el del ácido cianico y se llama cianato . El grupo funcional relacionado –N = C = O es isocianato ; se diferencia del cianato –O – C≡N, del fulminato –O – N + ≡C - y del óxido de nitrilo –C≡N + –O - . [4]
El ácido isociánico fue descubierto en 1830 por Justus von Liebig y Friedrich Wöhler . [5]
El ácido isociánico es el compuesto químico estable más simple que contiene carbono , hidrógeno , nitrógeno y oxígeno , los cuatro elementos que se encuentran con mayor frecuencia en la química y la biología orgánicas . Es el único bastante estable de los cuatro isómeros lineales con fórmula molecular HOCN que se han sintetizado, siendo los otros el ácido cianico H – O – C≡N y el elusivo ácido fulmínico H – C≡N + –O - [6] y ácido isofulmínico H – O – N + ≡C - . [4] [7]
Estructura
Aunque la estructura electrónica de acuerdo con la teoría del enlace de valencia se puede escribir como HN = C = O, el espectro vibratorio tiene una banda en 2268,8 cm −1 en la fase gaseosa, lo que indica claramente un triple enlace carbono-nitrógeno. [8] [9] Por lo tanto, la forma canónica H≡C − O - es la estructura de resonancia principal .
Propiedades
Físico
El compuesto puro tiene un punto de fusión de -86,8 ° C y un punto de ebullición de 23,5 ° C, por lo que es volátil a temperatura ambiente. [10] [11]
Acidez
En solución acuosa es un ácido débil , con un p K a de 3,7: [12]
- HNCO ⇌ H + + NCO -
Descomposición
El ácido isociánico se hidroliza a dióxido de carbono y amoníaco :
- HNCO + H 2 O → CO 2 + NH 3
Oligomerización
A concentraciones suficientemente altas, el ácido isocianico se oligomeriza para dar el trímero de ácido cianúrico y ciamelida , un polímero. Estas especies suelen separarse fácilmente de los productos de reacción en fase líquida o gaseosa. El ácido cianúrico en sí mismo se descompone al calentarlo de nuevo a ácido isocianico. [10]
Estabilidad en solución
Las soluciones diluidas de ácido isocianico son estables en disolventes inertes , por ejemplo, éter e hidrocarburos clorados . [13]
Reacciones
El ácido isociánico reacciona con las aminas para dar ureas (carbamidas):
- HNCO + RNH 2 → RNHC (O) NH 2 .
Esta reacción se llama carbamilación .
El HNCO se agrega a través de enlaces dobles ricos en electrones, como éteres de vinilo , para dar los isocianatos correspondientes.
El ácido isociánico, HNCO, es un ácido de Lewis cuya energía libre , entalpía y entropía cambian por su asociación 1: 1 con varias bases en una solución de tetracloruro de carbono a 25 ° C. [14] Las propiedades aceptoras de HNCO se comparan con otros ácidos de Lewis en el modelo ECW .
Tautomería
El tautómero , conocido como ácido ciánico, HOCN, en el que el átomo de oxígeno está protonado, es inestable a la descomposición, pero en solución está presente en equilibrio con ácido isociánico en una extensión de aproximadamente 3%. El espectro vibratorio es indicativo de la presencia de un triple enlace entre los átomos de nitrógeno y carbono. [15]
La fotólisis a baja temperatura de sólidos que contienen HNCO crea el tautómero de ácido ciánico HOC≡N, también llamado cianato de hidrógeno. [16] No se ha aislado ácido cianico puro y el ácido isociánico es la forma predominante en todos los disolventes. [13] A veces, la información que se presenta para el ácido ciánico en los libros de referencia es en realidad para el ácido isociánico. [ cita requerida ]
Preparación
El ácido isociánico se puede preparar mediante la protonación del anión cianato , como a partir de sales como el cianato de potasio , mediante cloruro de hidrógeno gaseoso o ácidos como el ácido oxálico . [17]
- H + + NCO - → HNCO
El HNCO también se puede producir mediante la descomposición térmica a alta temperatura del ácido cianúrico trímero :
- C 3 H 3 N 3 O 3 → 3 HNCO
En el reverso de la famosa síntesis de urea de Friedrich Wöhler ,
- OC (NH 2 ) 2 → HNCO + NH 3
Se produce ácido isocianico y rápidamente se trimeriza a ácido cianúrico.
Ocurrencia
El ácido isociánico se ha detectado en muchos tipos de entornos interestelares . [7]
El ácido isociánico también está presente en diversas formas de humo , incluido el smog y el humo del cigarrillo . Se detectó mediante espectrometría de masas y se disuelve fácilmente en agua , lo que representa un riesgo para la salud de los pulmones. [18]
Ver también
- Cianato
- Ácido tiocianico
Referencias
- ^ Cyanamide también tiene este nombre, y para el cual es más sistemáticamente correcto
- ^ "Oxometaniminio | CH2NO | ChemSpider" . www.chemspider.com . Consultado el 27 de enero de 2019 .
- ^ Pradyot Patnaik. Manual de productos químicos inorgánicos . McGraw-Hill, 2002, ISBN 0-07-049439-8
- ^ a b William R. Martin y David W. Ball (2019): "Pequeños fulminantes orgánicos como materiales de alta energía. Fulminados de acetileno, etileno y aleno". Journal of Energetic Materials , volumen 31, número 7, páginas 70-79. doi : 10.1080 / 07370652.2018.1531089
- ^ Liebig, J .; Wöhler, F. (1830). "Untersuchungen über die Cyansäuren" . Ana. Phys . 20 (11): 394. Bibcode : 1830AnP .... 96..369L . doi : 10.1002 / yp.18300961102 .
- ^ Kurzer, Frederick (2000). "Ácido fulmínico en la historia de la química orgánica". Revista de educación química . 77 (7): 851–857. Código Bibliográfico : 2000JChEd..77..851K . doi : 10.1021 / ed077p851 .
- ^ a b Donghui Quan, Eric Herbst, Yoshihiro Osamura y Evelyne Roueff (2010): "Modelado de granos de gas de ácido isociánico (HNCO), ácido ciánico (HOCN), ácido fulmínico (HCNO) y ácido isofulmínico (HONC) en entornos interestelares surtidos " The Astrophysical Journal , volumen 725, número 2, páginas doi : 10.1088 / 0004-637X / 725/2/2101
- ^ Nakamoto, parte A, p 190
- ^ Teles, Joaquim Henrique; Maier, Günther; Andes Hess, B .; Schaad, Lawrence J .; Winnewisser, Manfred; Winnewisser, Brenda P. (1989). "Los isómeros CHNO". Chemische Berichte . 122 (4): 753–766. doi : 10.1002 / cber.19891220425 .
- ↑ a b Greenwood, p323
- ^ Wells, p 722
- ^ IUPAC SC-Database Una base de datos completa de datos publicados sobre constantes de equilibrio de complejos metálicos y ligandos
- ^ a b A. S. Narula, K. Ramachandran "Ácido isociánico" en Enciclopedia de reactivos para síntesis orgánica, 2001, John Wiley & Sons, Nueva York. doi : 10.1002 / 047084289X.ri072m Fecha de publicación en línea del artículo: 15 de abril de 2001.
- ^ Nelson, J. (1970) complejos de ácido isocianico unidos por hidrógeno: espectros infrarrojos y mediciones termodinámicas. Spectrochimica Acta Parte A: Espectroscopía molecular 26,109-120.
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- ^ Jacox, ME; Milligan, DE (1964). "Estudio infrarrojo de baja temperatura de intermedios en la fotólisis de HNCO y DNCO". Revista de Física Química . 40 (9): 2457–2460. Código Bib : 1964JChPh..40.2457J . doi : 10.1063 / 1.1725546 .
- ^ Fischer, G .; Geith, J .; Klapötke, TM; Krumm B. (2002). "Estudio de síntesis, propiedades y dimerización del ácido isociánico" (PDF) . Z. Naturforsch . 57b (1): 19-25. doi : 10.1515 / znb-2002-0103 . S2CID 37461221 .
- ^ Preidt, Robert. "Sustancias químicas en el humo pueden representar un riesgo para la salud" . MyOptumHealth . AccuWeather . Consultado el 14 de septiembre de 2011 .
enlaces externos
- Walter, Wolfgang (1997). Química orgánica: un texto completo de grado y un libro de consulta . Chichester: Albion Publishing. pag. 364. ISBN 978-1-898563-37-2. Consultado el 21 de junio de 2008 .
- Cyanic acid from NIST Chemistry WebBook (consultado el 9 de septiembre de 2006)