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氰化氢(Hydrogen cyanide)?

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氰化氢(Hydrogen cyanide),是一个线性分子,分子中的碳原子和氮原子之间具有三键(H-C≡N),在室温下为一淡蓝色的液体,具有苦杏仁油的味道,其溶于水中又称为氢氰酸,它对生物体具有毒性是由于氰离子会干扰生物体中含铁呼吸酶,对其产生抑制作用,使生物体无法正常地从血液中获得氧气,其毒性甚强,因此常被用来当作杀虫剂、灭鼠药剂等。更早曾在第二次世界大战中,德国纳粹用这氢氰酸气体薰蒸来毒杀集中营中的犹太人。

图(1) 红色铁氰化钾离子为普鲁士蓝其中一个组成成份。

氰化氢(hydrogen cyanide)最早在1704年,从蓝色颜料普鲁士蓝中分离,而在1752年由一位法国科学家皮埃尔 ?马奎尔( Pierre Macquer )经由实验得到重大的发现,普鲁士蓝可以被转换成氧化铁加上挥发性的成分,并且进行重组。而这挥发性的成分也就是我们现在所知的氰化氢,而承继着皮埃尔 ?马奎尔( Pierre Macquer ) 的研究下,终于在1782年由瑞典化学家卡尔?威廉?舍勒( Carl Wilhelm Scheele)首次从普鲁士蓝中製备出氰化氢。由于氰化氢是从普鲁士蓝中所製备的,因此其另一被广为人知的名字为普鲁士酸( Prussic acid )。

1927年一位德国化学工程师Leonid Andrussow,开发出透过甲烷、氨气及氧气在约1200 ℃ 经由铂( Platinum )催化得到氰化氢,其反应方程式又称Andrussow oxidation如下:

2 CH4 + 2 NH3 + 3 O2 → 2 HCN + 6 H2O

反应过程中所需的能量由部分氧气和氨气氧化来获得;此安德卢梭氧化法( Andrussow oxidation )反应为工业上最重要的製备氰化氢的方法。

而氰化氢的实验室製备方法为透过硷金属氰化物盐类和酸反应来製备,其化学反应式如下:

H+ + NaCN → HCN + Na+

氰化氢可以做相当广泛的应用,因为其CN?常做为亲核试剂和卤代烃进行亲核取代反应,也可和羰基化合物进行亲核加成反应生成α-羟基腈,使化合物增加一个碳原子,增长其碳链,故在有机化学合成和化学工业製造上为相当重要的反应试剂。氰化氢应用在大量工业生产过程中,其製备成氰化钠后,用来电镀和使金属表面硬化。还能用来将黄金和白银氰化进而从矿石中提取出。而製备成氰化钾后可用于铂的电解精鍊、做为电解质将铂中的金、银、铜分离出来;再者透过亲核取代反应来製备腈,接着腈可以再转换化成羧酸、胺、酯、醯胺,做成不同的官能基化合物。工业上利用氰化氢来製备各种多元有用的有机化合物,例如:甲基丙烯酸甲酯、氰化钠、乙二腈、螯合剂 (EDTA、NTA)等。1983年在美国,利用氰化氢加入丁二烯来製造生产乙二腈已达200,000吨,乙二腈为尼龙6,6 ( Nylon )的前趋物,而尼龙为一广为熟悉的热塑性塑料材质,其耐用性、高伸长率、抗昆虫、菌类霉变腐蚀,在现今社会中应用层面相当广泛。

 

参考资料:
1. 腈化氢 http://en.wikipedia.org/wiki/Hydrogen_cyanide
2. http://www.inchem.org/documents/cicads/cicads/cicad61.htm
3. Andrussow, L. Angewandte Chemie, 1935, 48, 593–595.
4. http://en.wikipedia.org/wiki/File:HexacyanidoferratIII_2.svg

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