硫氰酸汞

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硫氰酸汞
英文名 Mercury(II) thiocyanate
别名 Mercuric thiocyanate
Mercuric sulfocyanate
识别
CAS号 592-85-8
PubChem 11615
性质
化学式 Hg(SCN)2
摩尔质量 316.755 g/mol g·mol⁻¹
外观 白色至黃褐色单斜晶系粉末
氣味 無味
密度 3.71 g/cm³(固態)
熔点 165 °C (分解)
溶解性 0.069 g/100 mL
溶解性(其他溶劑) 可溶於稀鹽酸KCN
微溶於乙醇
危险性
欧盟危险性符号
剧毒剧毒 T+
危害环境危害环境N
警示术语 R:R26/27/28, R33, R50/53
安全术语 S:S13, S28, S36, S45, S60, S61
NFPA 704
NFPA 704.svg
1
3
1
 
LD50 46 mg/kg(老鼠,口服)
相关物质
其他阴离子 氟化汞
氯化汞
碘化汞
其他阳离子 硫氰酸鉀
硫氰酸鈉
硫氰酸銨
若非注明,所有数据均出自一般条件(25 ℃,100 kPa)下。

硫氰酸汞也稱為硫氰化汞,化學式Hg(SCN)2,是由硫氰根離子和Hg2+形成的無機化合物。其外觀為白色无臭味的粉末或针状结晶,若是純度較低,顏色會變為灰色。硫氰酸汞是市售的化學品,不過其價格較高[1]。硫氰酸汞曾被應用在爆竹中,當燃燒時硫氰酸汞會膨脹,曲折如蛇形,一般稱為法老之蛇[2]。現今還是有爆竹使用硫氰酸汞,但因為在反應時會產生有毒氣體,多半已不使用。

合成[编辑]

最早合成硫氰酸汞的化學家可能是永斯·貝采利烏斯,在1821年合成[2] 。由於硫氰酸汞的離子特性,有許許多製備硫氰酸汞的方法。硫氰酸汞可以由含有汞離子及硫氰酸根離子的溶液反應而成,由於硫氰酸汞對水的溶解度很低,會形成沉澱,硫氰酸汞可溶於己烷甲基異丁基酮等有機溶劑中.[3]。大部份合成的方式都會利用硫氰酸汞的沈澱,貝采利烏斯及弗里德里希·维勒是二個早期合成硫氰酸汞的化學家,分別使用以下的方程式合成硫氰酸汞:

\rm 2 HSCN + HgO \longrightarrow Hg(SCN)_2 + H_2O(貝采利烏斯)
\rm Hg(NO_3)_2 + 2 KSCN \longrightarrow Hg(SCN)_2 \downarrow + 2 KNO_3(维勒)

法老之蛇[编辑]

法老之蛇

硫氰酸汞若接觸到足夠的熱源,會有快速的放熱反應,產生大量如蛇一樣捲曲的固體,此一現象稱為法老之蛇。由於此特殊現象,硫氰酸汞曾被用在爆竹中。硫氰酸汞在燃燒時會有不明顯的火焰,可能是藍色、黃色或橙色。形成的固體產物顏色可以從深灰色到淺棕色不等,其內部顏色一般會比外層要暗[2]

该反应的方程式为:

\rm 4 Hg(SCN)_2 \longrightarrow 4 HgS + 2 CS_2 + 3 (CN)_2 \uparrow + N_2 \uparrow

弗里德里希·維勒在1821年第一次合成硫氰酸汞時,就已經發現此一性質:「(燃燒後)的產物會像蟲一様捲曲,體積較原來增加很多,顏色類似石墨的灰色,但淺很多。」德國一度有販賣一種名為「Pharaoschlange」的爆竹,但後來因為有孩童誤食爆竹燃燒後的固體後死亡,發現燃燒後的產物有毒,後來已禁止販售[2]

後來有一種稱為黑蛇 (爆竹)英语black snake (firework)的爆竹,燃燒後的效果類似法老之蛇,但效果較弱。黑蛇的組成成份的毒性較弱,一般是由碳酸氫鈉或是由亞麻仁油的混合物所構成。

應用及化學性質[编辑]

硫氰酸汞可用在化學合成中.在合成含硫氰酸根及汞離子的化合物時會用到硫氰酸汞。這類化合物包括硫氰酸汞鉀(K[Hg(SCN)3])及硫氰酸汞銫(Cs[Hg(SCN)3])。Hg(SCN)3-離子也可以獨立存在.和其他合物反應,形成上述的化合物或是其他類似的產物。用紅外光譜學拉曼光譜學固態核磁共振英语solid state NMR進行分析時可以找到這些化合物[4]

硫氰酸汞也可以用在有機合成中,和有機化合物進行雙分子親核取代反應(SN2反应),用硫氰酸根取代化合物中的鹵素。由於硫氰酸根的二端都會和有機化合物反應,所產生的產物會是二種化合物的混合物,其中一種是硫氰酸根中硫和有機化合物的碳鏈連結,另一種則是用氮元素和有機化合物的碳鏈連結[5]

當用紫外-可见分光光度法檢測水溶液中的鹵素離子時,加入硫氰酸汞可以提昇其檢測限,此方法在1952年提出,也是後來世界各實驗室檢測鹵素常用的方法。在1964年發明了自動化檢測的系統,位在美國紐約州的Technicon公司在1974年製作了商品化的鹵素分析儀。基本原理是讓待測物的鹵素離子和硫氰酸汞及鐵離子反應。鹵素離子會使硫氰酸汞分解,硫氰酸根和鐵離子產生錯離子Fe(SCN)2+,會吸收450 nm的可見光,可以依此量測Fe(SCN)2+的濃度,再推算鹵素離子的濃度[6]

1995年時發現另一個用硫氰酸汞檢測水溶液中鹵素離子濃度的方法,此方法只需將硫氰酸汞加入待測物中,不需再加入鐵離子,硫氰酸汞和鹵素離子會形成配合物,吸收254 nm的可見光,其量測的鹵素離子濃度較1952年發現,需要鐵離子的檢測方式要準確[6]

參考資料[编辑]

  1. ^ Mercury Thiocyanate. Sigma Aldrich. 
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 Davis, T. L. Pyrotechnic Snakes. Journal of Chemical Education. 1940, 17 (6): 268–270. doi:10.1021/ed017p268. 
  3. ^ Sekine, T.; Ishii, T. Studies of the Liquid-Liquid Partition systems. VIII. The Solvent Extraction of Mercury (II) Chloride, Bromide, Iodide and Thiocyanate with Some Organic Solvents (pdf). Bulletin of the Chemical Society of Japan. 1970, 43 (8): 2422–2429. doi:10.1246/bcsj.43.2422. 
  4. ^ Bowmaker, G. A.; Churakov, A. V.; Harris, R. K.; Howard, J. A. K.; Apperley, D. C. Solid-State 199Hg MAS NMR Studies of Mercury(II) Thiocyanate Complexes and Related Compounds. Crystal Structure of Hg(SeCN)2. Inorganic Chemistry. 1998, 37 (8): 1734–1743. doi:10.1021/ic9700112. 
  5. ^ Kitamura, T.; Kobayashi, S.; Taniguchi, H. Photolysis of Vinyl Halides. Reaction of Photogenerated Vinyl Cations with Cyanate and Thiocyanate Ions. Journal of Organic Chemistry. 1990, 55 (6): 1801–1805. doi:10.1021/jo00293a025. 
  6. ^ 6.0 6.1 Cirello-Egamino, J.; Brindle, I. D. Determination of chloride ions by reaction with mercury thiocyanate in the absence of iron(III) using a UV-photometric, flow injection method. Analyst. 1995, 120 (1): 183–186. doi:10.1039/AN9952000183.