硫氰化汞

硫氰化汞

硫氰化汞的外觀為白色粉末或針狀結晶。無氣味。約在165℃分解為金屬汞和氮氣等。溶於稀鹽酸、氰化鹼和氯化鹼溶液,微溶於冷水,較多溶於熱水並同時分解。有毒。硫氰化汞可溶於苯、己烷及甲基異丁基酮等有機溶劑中。硫氰化汞可以由含有汞離子及硫氰酸根離子的溶液反應而成,由於硫氰化汞對水的溶解度很低,會形成沉澱。硫氰化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也會用到硫氰化汞。硫氰化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,用硫氰酸根取代化合物中的鹵素。因為硫氰酸根的二端都會與有機化合物反應,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。

發現簡史

最早合成硫氰酸汞(硫氰化汞)的化學家可能是永斯·貝采利烏斯,在1821年合成。

弗里德里希·維勒(1800—1882)德國化學家。主要從事有機合成和無機物研究。幼時喜歡化學,尤其對化學實驗感興趣。

1820年入馬爾堡醫科大學學醫,但仍常在宿舍中進行化學實驗。他的第一篇科學論文是“關於硫氰酸汞(硫氰化汞)的性質”,發表在“吉爾伯特年鑑”上並受到著名化學家貝采里烏斯(JonsJ·Berzelius)的重視。他最早研究的是不溶於水的硫氰酸銀和硫氰酸汞(硫氰化汞)的性質問題。

有一次,當他把硫氰酸按溶液與硝酸汞溶液混和時,得到了硫氰酸汞(硫氰化汞)的白色沉澱。經過過濾,他把沉澱物放在一邊,讓它自然地乾燥著,自己就躺下去睡覺。但他腦子裡還總想著實驗的事,無論如何也不能人睡。於是乾脆爬起來,重新點燃蠟燭,接著做實驗。他將一部分硫氰酸汞(硫氰化汞)放在瓦片上,讓它靠近壁爐里熊熊燃燒的炭火。不一會兒,瓦片被燒熱了,上面的白色粉末開始僻啪作響,並逐漸在瓦片上分散開來。他注視著所發生的一切現象。響聲停止後,他取了一點白色粉末,蘸上點水,用手把它揉搓成一根白色的長條。放在瓦片上乾燥片刻,然後給瓦片的一端猛烈加熱。於是,重新又聽到僻僻啪啪的聲音,白色的長條受熱後開始劇烈地膨脹著,形成了一個大氣泡。那氣泡像球一樣飛快地向另一端滾去。待反應停止後,剩下了一塊不能流動的黃色物質。經過幾個月的深入研究,他在自己的第一篇科學論文中,詳細地描述了這個現象。由布赫醫生推薦,這篇論文發表在《吉爾伯特年鑑》上。該文發表後,立即引起了瑞典化學家貝采里烏斯的重視。他在撰寫《年度述評》中,以十分讚許的口吻對維勒的論文給予了肯定的評價。

理化性質

物理性質

外觀與性狀:白色無臭味的粉末或針狀結晶。

溶解性:微溶於水、醇、醚,溶於銨鹽、氨水、氰化鉀溶液。

易溶於沸水,但分解。溶於稀HCl。

EINECS號 209-773-0
熔點(℃) 165(分解)
密度 3.71 g/mL at 25 °C(lit.)
溶解度 0.069g/100mL水(25℃)
水中溶解度(g/100ml) 6.3×10-2/20℃
閃點 120 °C
CAS號 592-85-8
Mol檔案 592-85-8.mol

化學性質

穩定性:

受熱分解產生的蛇狀物質受熱分解產生的蛇狀物質

要避免的物料:氧化物,水分,酸,熱

危險的反應:和酸接觸釋放劇毒氣體

危險的分解產品:一氧化碳,二硫化碳,氰化氫,有毒的金屬氧化煙。

接觸酸或酸氣能產生有毒氣體。加熱分解出高毒煙氣,並生成彎曲蛇狀物質。

2Hg(SCN)=2HgS+CS+CN。CN不穩定,易分解:2CN==3(CN)↑+N↑

毒理學數據:

口腔 LD50 46mg/kg(rat)
皮膚 LD50 685mg/kg(rat)

生態學資料:

1.毒性:無可用數據;

2.持久性和降解:無可用數據;

3.生物蓄積性:無可用數據;

4.土壤中的遷移:無可用數據;

5.其它不利的影響:對水生生物毒性極大並具有長期持續影響。

計算化學數據:

氫鍵供體數量 0
氫鍵受體數量 8
可鏇轉化學鍵數量 0
拓撲分子極性表面積(TPSA) 95.2
重原子數量 0
複雜度 31.1
共價鍵單元數量 7
確定原子立構中心數量 0
不確定原子立構中心數量 0
確定化學鍵立構中心數量 0

化學實驗:

化學原理:硫氰化汞白色粉末,受熱易分解,體積膨脹很大,像彎曲生長的蛇。 化學反應如下:

4Hg(SCN)₂ =4HgS + 2CS₂ + 3(CN)₂↑ + N₂↑

硫氰化汞不溶於水,可由硝酸汞和硫氰化鉀溶液反應製得,並以Fe作指示劑,當溶液變成紅色時,說明Hg已完全沉澱,如果硫氰化鉀過量,硫氰化汞則會生成絡合物而溶解。

Hg+ 2SCNˉ=Hg(SCN)₂↓

實驗用品:

藥品:0.1摩/升硝酸汞溶液、0.1摩/升氯化鐵溶液、1摩/升硫氰化鉀溶液、糊精。

儀器:400毫升燒杯、玻棒、吸濾瓶、酒精燈、滴管、錐形紙模子。

步驟及現象:

實驗步驟及現象:

1、燒杯中倒入0.1摩/升硝酸汞溶液300毫升,滴入10滴氯化鐵溶液,然後逐滴加入1摩/升硫氰化鉀溶液60毫升,直到剛出現紅色,經攬拌而不褪色為止。

2、用吸濾瓶抽濾得硫氰化汞沉澱,取出晾乾。

3、將乾燥的硫氰化汞加入適量糊精和水調成糊狀,灌入錐形模子,晾乾。用火點燃錐狀物的尖端,就有黃綠色煙產生,曲曲折折而成蛇狀。

以上實驗就是著名的法老之蛇實驗。

硫氰化汞分光光度法原理:

用稀氫氧化鈉溶液吸收氯化氫(HCl)。吸收溶液中的氯離子和硫氰化汞反應,生成難電離的二氯化汞分子,置換出的硫氰酸根與三價的鐵離子反應生成橙紅色硫氰酸鐵絡離子,根據顏色深淺,用分光光度法測定。

製備方法

將硝酸汞與硫氰酸銨作用,沉澱溶於熱水中結晶而得。

硝酸汞遇硫氰酸鹽生成白色硫氰化汞沉澱。

Hg+ 2SCN= Hg(SCN)2↓

此沉澱極難溶於水,但易溶於過量的硫氰酸鉀溶液中。

Hg(SCN)2+SCN=Hg(SCN)3

乾燥的Hg(SCN)2被加熱時,則將發生極大的膨脹,氯化汞遇硫氰酸鹽,須經長久放置,才能沉澱形成。

Hg+2SCN=Hg(SCN)2↓

套用領域

套用

用於煙火和照相顯影劑。

檢測

硫氰酸汞分光光度法::

1.方法原理

空氣中溴化氫和氫溴酸用多孔玻板吸收管採集,在酸性溶液中,溴化氫與硫氰酸汞反應生成紅色絡合物;於460nm波長下測量吸光度,進行測定。

2.材料和方法

2.1. 儀器

(1)多孔玻板吸收管。

(2)空氣採樣器,流量0~1L/min。

(3)具塞比色管,10ml。

(4)UV755B分光光度計。

2.2. 試劑

(1)吸收液:氫氧化鈉溶液(4g/L)。

(2)硫氰酸汞溶液:0.4g 硫氰酸汞溶於100ml 無水乙醇中。

(3) 硫酸鐵銨溶液:溶解12g硫酸鐵銨於水中,加入40ml硝酸(ρ20=1.42g/ml),用水稀釋至100ml;如有沉澱應過濾後使用。

(4)標準溶液:準確稱取0.2044g 溴化鉀(於105℃乾燥2h),溶於吸收液中,用吸收液稀釋成10.0*g/ml溴化氫標準溶液。

2.3. 樣品的採集、運輸和保存。現場採樣按照GBZ159執行。在採樣點。將一隻裝有10.0ml吸收液的多孔玻板吸收管,以500ml/min流量採集15min空氣樣品。採樣後,立即封閉吸收管進出氣口,置清潔容器內運輸和保存。樣品應在48h內測定。

2.4. 分析步驟

2.4.1.對照試驗:將裝有10.0ml 吸收液的多孔玻板吸收管帶至採樣點,除不連線空氣採樣器採集空氣樣品外,其餘操作同樣品,作為樣品的空白對照。

2.4.2.樣品處理:用採過樣的吸收液洗滌吸收管進氣管內壁3次。取出5.0ml樣品溶液於具塞比色管中,供測定。若樣品液中待測物的濃度超過測定範圍,可用吸收液稀釋後測定,計算時乘以稀釋倍數。

2.4.3.標準曲線的繪製:取6隻具塞比色管,分別加入0.0、0.50、1.0、2.0、3.0、4.0ml 溴化氫標準溶液,各加吸收液至5.0ml,配成0.0、5.0、10.0、20.0、30.0、40.0*g 溴化氫標準系列。各標準管加1ml 硫酸鐵銨溶液,搖勻;加1.5ml硫氰酸汞溶液,搖勻,用水稀釋至10ml,搖勻。放置20min,於460nm波長下測量吸光度;每個濃度重複測定3次,以吸光度均值對相應的溴化氫含量(*g)繪製標準曲線。

2.4.4.樣品測定:用測定標準系列的操作條件測定樣品和空白對照溶液。樣品吸光度值減去樣品空白對照吸光度值後,由標準曲線得溴化氫含量(*g)。

3.結果

3.1. 標準曲線範圍、檢出限。該法的檢出限為0.4*g/ml;最低檢出濃度為0.5m g/m(以採集7.5L空氣樣品計)。測定範圍為0.4~8*g/ml;相對標準偏差為0.6%~1.0%。溴化氫的職業衛生接觸限值為最高容許濃度10mg/m。測定濃度範圍應在0~10 mg/m之間,按採氣量7.5 L、取樣量5.0ml,標準曲線的範圍應為0—40*g。將標準曲線範圍定為5-150g,標準系列各濃度點為0.0、5.0、10.0、20.0、30.0、40.0*g,在此測定範圍內有良好的線性關係。

方法的檢出限:對試劑空白溶液進行10次測定,3倍標準差對應的待測物含量計算,檢出限為0.4*g/ml,以採集7.5 L空氣樣品計,最低檢出濃度為0.5mg/m。

3.2. 採樣效率。該法的採樣效率為94.4%~100%。在某溴化物生產現場和使用現場,各選定高、低2個濃度採樣點,採用多孔玻板吸收管串聯的方式進行採樣,並目評價採樣管的採樣效率。生產現場多孔玻板吸收管測定結果為4.0mg/m、9.0mg/m3,採樣效率為100%。使用現場測定結果為

1.7mg/m、2.8mg/m。測定結果基本反映了現場實際睛況。

3.3. 樣品穩定性實驗。樣品室溫下可放置10d ,顯色後可穩定2h。取24支試管,各加入10 ml吸收液、50.0g溴化氫標準溶液,室溫下放置。分別於當日及第3、5、7和10天測定其含量。結果顯示,樣品室溫下放置10d,下降率僅為1.6%,說明樣品在室溫下至少可放置10d。

3.4. 干擾實驗。氯化物、碘化物、硫化氫和氰化氫對測定有干擾。由於溴化氫的使用藝是以溴化氫作為催化劑使用,無其他干擾物。選擇的使用現場為化纖生產企業,現場共存物有聯苯,苯醚,對苯二甲酸,無其他溴化物。經試驗驗證這些物質均不干擾溴化氫的測定。

3.5. 方法的準確度:將現場分析後剩餘的樣品合併置100ml容量瓶中,加吸收液至刻度後,分成組,每組6個樣品,每個樣品5ml,一組測定其本底濃度,另外兩組分別加入25、100µg溴化氫標準套用液,測定其加標回收率,測定結果為96.8%~101.6%。

注意事項

危險性概述

健康危害:對呼吸道、眼和皮膚有刺激性,可致灼傷,可經呼吸道、皮膚吸收引起中毒。長期接觸引起中樞神經系統損害。對腎和皮膚有損害,出現口腔炎及牙齒鬆動等。

環境危害:對環境可能有危害,對水體可造成污染。

燃爆危險:該品不燃,高毒。

急救措施

皮膚接觸:立即脫去污染的衣著,用大量流動清水沖洗至少15分鐘。就醫。

眼睛接觸:立即提起眼瞼,用大量流動清水或生理鹽水徹底沖洗至少15分鐘。就醫。

吸入:迅速脫離現場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難,給輸氧。如呼吸停止,立即進行人工呼吸。就醫。

食入:用水漱口,給飲牛奶或蛋清。就醫。

消防措施

有害燃燒產物:氮氧化物、汞、氧化硫、氰化物、氧化汞。

滅火方法:消防人員必須穿全身防火防毒服,在上風向滅火。滅火時儘可能將容器從火場移至空曠處。然後根據著火原因選擇適當滅火劑滅火。

泄漏應急處理

應急處理:隔離泄漏污染區,限制出入。建議應急處理人員戴防塵口罩,穿防毒服。不要直接接觸泄漏物。

小量泄漏:避免揚塵,小心掃起,收集於乾燥、潔淨、有蓋的容器中。

大量泄漏:收集回收或運至廢物處理場所處置。

操作處置與儲存

操作注意事項:密閉操作,提供充分的局部排風。防止粉塵釋放到車間空氣中。操作人員必須經過專門培訓,嚴格遵守操作規程。建議操作人員佩戴防塵面具(全面罩),穿膠布防毒衣,戴橡膠手套。避免產生粉塵。避免與酸類接觸。配備泄漏應急處理設備。

儲存注意事項:儲存於陰涼、通風的庫房。遠離火種、熱源。防止陽光直射。包裝必須密封,切勿受潮。應與酸類、食用化學品等分開存放,切忌混儲。儲區應備有合適的材料收容泄漏物。

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。

方程式:4Hg(SCN)2=4HgS+2CS2+3(CN)2↑+N2↑

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。

法老之蛇法老之蛇

後來有一種稱為黑蛇的爆竹,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,一般是由碳酸氫鈉和糖或是由亞麻仁油和萘的混合物所構成。

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