L'acido isocianico è un composto chimico con la formula HNCO, spesso scritta anche come H–N=C=O. È una sostanza incolore, volatile e velenosa, con un punto di ebollizione di 23,5 °C. È il tautomero predominante dell'acido cianico H–O–C≡N e viene impiegato nella produzione di poliuretani e di altri tipi di resine.
L'anione derivato [N=C=O]− è lo stesso di quello dell'acido cianico, ed è chiamato cianato. Il relativo gruppo funzionale –N=C=O è l'isocianato; è distinto dal cianato –O–C≡N, dal fulminato –O–N+≡C− e dal nitrile ossido –C≡N+–O−.
L'acido isocianico fu scoperto nel 1830 da Justus von Liebig e Friedrich Wöhler.
L'acido isocianico è il composto chimico stabile più semplice che contiene carbonio, idrogeno, azoto e ossigeno, i quattro elementi più comunemente trovati in chimica organica e biologia. È l'unico abbastanza stabile dei quattro isomeri lineari con formula molecolare HOCN che sono stati sintetizzati, gli altri sono l'acido cianico H–O–C≡N e l'elusivo acido fulminico H–C≡N+–O− e acido isofulminico H–O–N+≡C−
Struttura Sebbene la struttura elettronica secondo la teoria del legame di valenza possa essere scritta come HN=C=O, lo spettro vibrazionale ha una banda a 2268,8 cm−1 nella fase gassosa, che indica chiaramente un triplo legame carbonio-azoto.
Proprietà Fisiche Il composto puro ha un punto di fusione di -86,8 °C e un punto di ebollizione di 23,5 °C, quindi è volatile a temperatura ambienteGreenwood, p323Wells, p 722.
Acidità In soluzione acquosa è un acido debole, avente una costante di dissociazione acida pKa di 3,7:
HNCO <=> H^+ \ + \ NCO^{-}
Decomposizione L'acido isocianico si idrolizza in anidride carbonica e ammoniaca:
HNCO \ + \ H2O -> CO2 \ + \ NH3
Oligomerizzazione A concentrazioni sufficientemente elevate, l'acido isocianico oligomerizza per dare al trimero acido cianurico e ciamelide, un polimero. Queste specie di solito sono facilmente separate dai prodotti di reazione in fase liquida o gassosa. L'acido cianurico stesso si decompone per ulteriore riscaldamento in acido isocianico
Stabilità in soluzione Le soluzioni diluite di acido isocianico sono stabili in solventi inerti, ad esempio etere e idrocarburi clorurati.
Reazioni L'acido isocianico reagisce con le ammine per dare uree (carbammidi):
HNCO \ + \ RNH2 -> RNHC(O)NH2
Questa reazione è chiamata carbamilazione.
HNCO aggiunge attraverso doppi legami ricchi di elettroni, come vinileteri, per dare i corrispondenti isocianati.
L'acido isocianico, HNCO, è un acido di Lewis la cui energia libera di Gibbs, entalpia ed entropia cambia per la sua associazione 1:1 con un numero di basi in soluzione di tetracloruro di carbonio a 25 °C. Le proprietà accettore di HNCO sono confrontate con altri acidi di Lewis nel modello ECW.
Tautomerismo Il tautomero, noto come acido cianico, HOCN, in cui l'atomo di ossigeno è protonato, è instabile alla decomposizione, ma in soluzione è presente in equilibrio con l'acido isocianico nella misura di circa il 3%. Lo spettro vibrazionale è indicativo della presenza di un triplo legame tra gli atomi di azoto e di carbonio.
Nella fotolisi a bassa temperatura di solidi contenenti acido isocianico (HNCO), avviene la trasformazione dell'acido isocianico nel suo tautomero, l'acido cianico H-O-C≡N. L'acido cianico puro non è stato isolato e l'acido isocianico è la forma predominante in tutti i solventi. A volte le informazioni presentate per l'acido cianico nei libri di riferimento sono in realtà per l'acido isocianico.
Preparazione L'acido isocianico può essere prodotto mediante protonazione dell'anione cianato, ad esempio da sali come il cianato di potassio, da acido cloridrico gassoso o da acidi come l'acido ossalico:
H^+ \ + \ NCO^- -> HNCO
HNCO può anche essere prodotto dalla decomposizione termica ad alta temperatura dell'acido cianurico trimero:
C3H3N3O3 -> 3HNCO
Al contrario della famosa sintesi dell'urea di Friedrich Wöhler,
OC(NH2)2 -> HNCO \ + \ NH3
l'acido isocianico viene prodotto e trimerizza rapidamente ad acido cianurico
L'acido isocianico è stato rilevato in molti tipi di ambienti interstellari.
L'acido isocianico è presente anche in varie forme di fumo, compreso lo smog e il fumo di sigaretta. È stato rilevato utilizzando la spettrometria di massa e si dissolve facilmente in acqua, diventando un rischio per la salute dei polmoni.
Note
Voci correlate Cianato Acido tiocianico
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Categoria:Acidi inorganici