硫氰酸汞
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。其外觀為白色無臭味的粉末或針狀結晶，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。
| 硫氰酸汞 | |
|---|---|
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| 英文名 | Mercury(II) thiocyanate |
| 別名 | 硫氰化汞 Mercuric thiocyanate Mercuric sulfocyanate |
| 識別 | |
| CAS號 | 592-85-8 
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| PubChem | 11615 |
| SMILES |
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| InChI |
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| InChIKey | GBZANUMDJPCQHY-UHFFFAOYSA-L |
| EINECS | 209-773-0 |
| 性質 | |
| 化學式 | Hg(SCN)2 |
| 摩爾質量 | 316.755 g/mol g·mol⁻¹ |
| 外觀 | 白色至黃褐色單斜晶系粉末 |
| 氣味 | 無味 |
| 密度 | 3.71 g/cm³（固態） |
| 熔點 | 165 °C (分解) |
| 溶解性（水） | 0.069 g/100 mL |
| 溶解性（其他溶劑） | 可溶於稀鹽酸、KCN、氨 微溶於乙醇、醚 |
| 危險性 | |
歐盟危險性符號 劇毒 T+ 危害環境N | |
| 警示術語 | R：R26/27/28, R33, R50/53 |
| 安全術語 | S：S13, S28, S36, S45, S60, S61 |
| NFPA 704 |
 1
3
1
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| 致死量或濃度： | |
LD50（中位劑量）
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46 mg/kg（老鼠，口服） |
| 相關物質 | |
| 其他陰離子 | 氟化汞 氯化汞 碘化汞 |
| 其他陽離子 | 硫氰酸鉀 硫氰酸鈉 硫氰酸銨 |
| 若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。 | |
合成
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，但需要注意的是，當硫氰酸根過量時會形成紅色的錯離子而溶於水中。硫氰酸汞可溶於苯、己烷及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·維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：
- （貝采利烏斯）
- （維勒）
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]。
該反應的方程式為：
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。
應用及化學性質
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、拉曼光譜學及固態核磁共振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反應），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－可見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
- ^ Mercury Thiocyanate. Sigma Aldrich.
- ^ 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.
- ^ 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.[永久失效連結]
- ^ 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.
- ^ 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.
- ^ 6.0 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.