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イソシアン化水素しあんかすいそ

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イソシアン化水素しあんかすいそ
IUPAC名めい

hydrogen isocyanide
azanylidyniummethanide

別称べっしょう
isohydrocyanic acid
hydroisocyanic acid
isoprussic acid
識別しきべつ情報じょうほう
PubChem 6432654
ChemSpider 4937885 チェック
ChEBI
特性とくせい
化学かがく式しき HNC
モル質量しつりょう 27.03 g/mol
特記とっきなき場合ばあい、データは常温じょうおん (25 °C)・常つね圧あつ (100 kPa) におけるものである。

イソシアン化水素しあんかすいそ（イソシアンかすいそ、hydrogen isocyanide）は、分子ぶんし式しきHNCで表あらわされる化合かごう物ぶつである。シアン化水素しあんかすいそ (HCN) の互変異性いせい体からだである。星ほし間あいだ物質ぶっしつとして遍在へんざいし、宇宙うちゅう化学かがくの分野ぶんやでは重要じゅうような化合かごう物ぶつの1つである。

名前なまえ[編集へんしゅう]

英語えいごでhydrogen isocyanideとazanylidyniummethanideのどちらもIUPAC命名めいめい法ほうに基もとづいた正ただしいものであり、優先ゆうせんIUPAC名めいはない。後者こうしゃの名前なまえは、水素すいそ化かアザン (NH3) とメタニド (C-) を親おや化合かごう物ぶつとした置換ちかん基もと命名めいめい法ほうに基もとづいたものである[1]。

性質せいしつ[編集へんしゅう]

イソシアン化水素しあんかすいそは、C∞v分子ぶんし対称たいしょう性せいを持もつ直線ちょくせん形がた三さん原子げんし分子ぶんしである。双そう性せいイオンであり、シアン化水素しあんかすいその異性いせい体たいである[2]。HNCとHCNは、それぞれμみゅーHNC = 3.05デバイ、μみゅーHCN = 2.98デバイという、どちらも大おおきく、近ちかい値ねの双極そうきょく子こモーメントを持もつ[3]。このような大おおきな双極そうきょく子こモーメントが、これらの種たねを星ほし間あいだ物質ぶっしつとして発見はっけんされやすくしている。

HNC-HCN互変異性いせい[編集へんしゅう]

HNCがHCNよりも3920 cm−1 (46.9 kJ/mol) だけ高たかいエネルギーを持もつため、これらの平衡へいこう比ひは、温度おんど100 K以下いかで10−25になると考かんがえられていた[4]。しかし、観測かんそくによると、その比ひは10-25よりずっと高たかく、冷つめたい環境かんきょうでは実際じっさいはほぼ1桁けたの比ひになることが観測かんそくされた。これは、互変異へんい反応はんのうのポテンシャルエネルギー経路けいろのためであり、互変異化いかが起おこるためには、おおよそ12,000 cm−1のところに活性かっせい化か障壁しょうへきが存在そんざいする。これが、HNCが中性ちゅうせい-中性ちゅうせい反応はんのうでほぼ破壊はかいされる温度おんどと一致いっちする[5]。

スペクトルの性質せいしつ[編集へんしゅう]

実際じっさいには、HNC は、J = 1→0 遷移せんいを用もちいて、天文学てんもんがく的てきに観察かんさつされるほぼ唯一ゆいいつの化合かごう物ぶつである。この遷移せんいは、≒90.66 GHzで起おこり、この値ねは、大気たいきが電波でんぱを通とおしやすい「大気たいきの窓まど」によく一致いっちする。HCN を含ふくむ多おおくの関連かんれん化合かごう物ぶつもこれに近ちかい窓まどで観測かんそくできる[6][7]。

星ほし間あいだ物質ぶっしつとしての重要じゅうよう性せい[編集へんしゅう]

HNCは、HCNは別べつとして、プロトン化かシアン化水素しあんかすいそ (HCNH+) やシアン化物ばけもの (CN) 等とうの星ほし間あいだ分子ぶんしとして重要じゅうような他ほかの多おおくの関連かんれん分子ぶんしの生成せいせいと破壊はかいにも複雑ふくざつに結むすびついている。このようにして、HNCの化学かがくは無数むすうの他ほかの分子ぶんしの性質せいしつの理解りかいに繋つながり、HNC は星ほし間あいだ化学かがくという複雑ふくざつなパズルの不可欠ふかけつなピースとなる。

さらに、HNC は HCN とともに、分子ぶんし雲くもの濃こいガスのトレーサーとして一般いっぱん的てきに用もちいられる。HNC は、星ほし形成けいせいに繋つながる重力じゅうりょく崩壊ほうかいの調査ちょうさだけではなく、他たの窒素ちっそ分子ぶんしと比較ひかくした存在そんざい量りょうにより、原始げんし星ぼしコアの進化しんかの段階だんかいを決定けっていするのにも用もちいられる[3]。

HCO+/HNC比ひは、ガス密度みつどを測定そくていする手段しゅだんとして用もちいられる[8]。この情報じょうほうから核かくの進化しんか、星ほし形成けいせい、さらにはブラックホールによるガス供給きょうきゅうの情報じょうほうも得えられ、高こう光度こうど赤外線せきがいせん銀河ぎんがの形成けいせい機構きこうについての深ふかい洞察どうさつが与あたえられる。さらに、[HNC]/[HCN] が光ひかり解離かいり領域りょういきではほぼ均一きんいつ、X線せん解離かいり領域りょういきではより大おおきいという性質せいしつから、HNC/HCN 比ひは光ひかり解離かいり領域りょういきとX線せん解離かいり領域りょういきを区分くぶんするのに用もちいられる。HNCの研究けんきゅうは比較的ひかくてき単純たんじゅんであり、これは最もっとも大おおきなモチベーションの1つとなっている。大気たいきの窓まどとしてJ = 1→0 遷移せんいの明瞭めいりょうな部分ぶぶんを持もつ他ほかに、簡単かんたんな研究けんきゅうに用もちいることのできる多数たすうの同位どうい体たい異性いせい体たい（英語えいご版ばん）（アイソトポマー）があり、また観測かんそくを容易よういにする大おおきな双極そうきょく子こモーメントを持もつ。これらのため、生成せいせいや破壊はかいの反応はんのう経路けいろの研究けんきゅうが進すすみ、これらの反応はんのうが宇宙うちゅうで起おこることに関かんする良よい洞察どうさつも得えられた。さらに、HNC とHCN の間あいだの互変異性いせいの研究けんきゅうにより、より複雑ふくざつな異性いせい化か反応はんのうのモデルも提案ていあんされた[5][9][10]。

星ほし間あいだ物質ぶっしつとしての化学かがく[編集へんしゅう]

HNCは、濃こい分子ぶんし雲くもの中なかで主おもな物質ぶっしつとして見みられるため、星ほし間あいだ物質ぶっしつとして普遍ふへん的てきなものである。その存在そんざい量りょうは、他たの窒素ちっそ含有がんゆう化合かごう物ぶつの存在そんざい量りょうと密接みっせつに関連かんれんしている[11]。HNCは主おもにHNCH+ とH2NC+ との解離かいり性せい再さい結合けつごうにより生成せいせいし、主おもにH3+とC+のイオン-中性ちゅうせい反応はんのうにより破壊はかいされる[12][13]。濃こい分子ぶんし雲くも形成けいせいの初期しょき段階だんかいである3.16 × 105年とし及および典型てんけい的てきな温度おんどである20 Kの条件じょうけんで速度そくど計算けいさんを行おこなった結果けっかが以下いかの表ひょうである[14][15]。

Formation Reactions
Reactant 1 Reactant 2 Product 1 Product 2 Rate constant Rate/[H2]2 Relative Rate
HCNH+ e- HNC H 9.50×10−8 4.76×10−25 3.4
H2NC+ e- HNC H 1.80×10−7 1.39×10−25 1.0
Destruction Reactions
Reactant 1 Reactant 2 Product 1 Product 2 Rate constant Rate/[H2]2 Relative Rate
H+
3		 HNC HCNH+ H2 8.10×10−9 1.26×10−24 1.7
C+ HNC C2N+ H 3.10×10−9 7.48×10−25 1.0

これら4つの反応はんのうは最もっとも支配しはい的てきなものであり、したがって密みつな分子ぶんし雲くもにおけるHNCの形成けいせいにおいて最もっとも重要じゅうようなものである。 HNCの形成けいせいと破壊はかいには、さらに何なん十じゅうもの反応はんのうがある。これらの反応はんのうは様々さまざまなプロトン化か分子ぶんしを生成せいせいするため、HNCは、アンモニアやシアン化物ばけもの等とうの他ほかの多おおくの窒素ちっそ含有がんゆう分子ぶんしの存在そんざい量りょうと密接みっせつに関連かんれんする[11]。HNCの存在そんざい量りょうはHCNの存在そんざい量りょうとも関連かんれんしており、これら2つの分子ぶんしは環境かんきょうに応おうじて特殊とくしゅな比率ひりつで存在そんざいする傾向けいこうにある[12]。これは、HNCを生成せいせいする反応はんのうではしばしばHCNも生しょうじ、反応はんのうが起おこる条件じょうけんに依存いぞんして、両者りょうしゃの異性いせい化か反応はんのうも存在そんざいするためである。

天文学てんもんがく的てきな検出けんしゅつ[編集へんしゅう]

HCN（HNCではない）は、1970年ねん6月がつにアメリカ国立こくりつ電波でんぱ天文台てんもんだいの30フィート電波でんぱ望遠鏡ぼうえんきょうを用もちいて、L. E. SnyderとD. Buhlが初はじめて検出けんしゅつした[16]。最初さいしょの分子ぶんし同位どうい体たいH12C14N は、W3 (OH)、Orion A、Sgr A(NH3A)、W49、W51、DR 21(OH)6つの異ことなる電波でんぱ源げんから、88.6 GHzのJ = 1→0 遷移せんいにより観察かんさつされた。2番目ばんめの分子ぶんし同位どうい体たい H13C14N は、Orion AとSgr A(NH3A)の2つの電波でんぱ源げんからの86.3 GHzのJ = 1→0 遷移せんいにより観察かんさつされた。HCNはその後ご、1988年ねんにスペインのベレッタ山さんにあるIRAM30m望遠鏡ぼうえんきょうを用もちいて銀河系ぎんがけい外そとに検出けんしゅつされた[17]。これは、IC 342の方角ほうがくに90.7 GHzのJ = 1→0遷移せんいが観察かんさつされたものである。このほか、1996年ねんに観測かんそくされた百武ももたけ彗星すいせいからの検出けんしゅつも報告ほうこくされている[18][19]。

[HNC]/[HCN]の存在そんざい比ひの温度おんど依存いぞん性せいを確認かくにんすることに向むけて多おおくの検出けんしゅつがなされた。温度おんどと存在そんざい比ひの間あいだの強つよい相関そうかんにより、その比ひを分光ぶんこう学がく的てきに検出けんしゅつし、それから環境かんきょう温度おんどを外そと挿さすることが可能かのうとなった。これにより、この分子ぶんし種しゅの環境かんきょうへの大おおきな洞察どうさつが得えられた。オリオン座ざ分子ぶんし雲くもに沿そったHNC、HCN の希少きしょう同位どうい体たいの存在そんざい比ひは、温あたたかい領域りょういきと冷つめたい領域りょういきの間あいだで、1桁けた以上いじょう異ことなる[20]。1992年ねん、オリオン座ざ分子ぶんし雲くもの縁えんと核かくに沿そったHNC、HCNとその重水素じゅうすいそ化かアナログの存在そんざい量りょうが測定そくていされ、存在そんざい比ひの温度おんど依存いぞん性せいが確認かくにんされた[6]。1997年ねんのW3巨きょ大分おおいた子こ雲くもの調査ちょうさでは、HNC、HN13C、HN15Cを含ふくむ14の異ことなる化学かがく種しゅを構成こうせいする24の異ことなる分子ぶんし同位どうい体たいが見みられた。この調査ちょうさでは、[HNC] / [HCN]存在そんざい比ひの温度おんど依存いぞん性せいがさらに確認かくにんされ、さらに今回こんかいはアイソトポマーの依存いぞん性せいも確認かくにんされた[21]。

星ほし間あいだ物質ぶっしつとしてHNCが検出けんしゅつされたのは、これらだけではない。1997年ねん、おうし座ざ分子ぶんし雲くもの縁えんに沿そってHNCが観測かんそくされてHCO+に対たいする存在そんざい比ひは縁えんに沿そって一定いっていであることが発見はっけんされ、HNC がHCO+ に由来ゆらいして生しょうじるという反応はんのう経路けいろの信頼しんらい性せいを高たかめることとなった[7]。2006年ねんには、HN13C やHN15C を含ふくむ様々さまざまな窒素ちっそ化合かごう物ぶつの存在そんざい量りょうからCha-MMS1の原始げんし星ぼしコアの進化しんかの段階だんかいが初はじめて推定すいていされた[3]。

2014年ねん8月がつ11日にち、アタカマ大型おおがたミリ波はサブミリ波は干渉かんしょう計けいを用もちいた初はじめての観測かんそくで、レモン彗星すいせい (C/2012 F6)およびアイソン彗星すいせいのコマの内部ないぶのHCN、HNC、ホルムアルデヒドおよび塵ちりの分布ぶんぷの結果けっかが公表こうひょうされた[22][23]。

出典しゅってん[編集へんしゅう]

  1. ^ The suffix ylidyne refers to the loss of three hydrogen atoms from the nitrogen atom in azanium (NH+
    4    ) See the IUPAC Red Book 2005 Table III, "Suffixes and endings", p. 257.
  2. ^ Pau, Chin Fong; Hehre, Warren J. (1982-02-01). “Heat of formation of hydrogen isocyanide by ion cyclotron double resonance spectroscopy”. The Journal of Physical Chemistry 86 (3): 321-322. doi:10.1021/j100392a006. ISSN 0022-3654. 
  3. ^ a b c Tennekes, P. P. (2006). “HCN and HNC mapping of the protostellar core Chamaeleon-MMS1”. Astronomy and Astrophysics 456 (3): 1037-1043. arXiv:astro-ph/0606547. Bibcode: 2006A&A...456.1037T. doi:10.1051/0004-6361:20040294. 
  4. ^ Hirota, T. (1998). “Abundances of HCN and HNC in Dark Cloud Cores”. Astrophysical Journal 503 (2): 717-728. Bibcode: 1998ApJ...503..717H. doi:10.1086/306032. 
  5. ^ a b Bentley, J. A. (1993). “Highly virationally excited HCN/HNC: Eigenvalues, wave functions, and stimulated emission pumping spectra”. J. Chem. Phys. 98 (7): 5209. Bibcode: 1993JChPh..98.5207B. doi:10.1063/1.464921. 
  6. ^ a b Schilke, P. (1992). “A study of HCN, HNC and their isotopomers in OMC-1. I. Abundances and chemistry”. Astronomy and Astrophysics 256: 595-612. Bibcode: 1992A&A...256..595S. http://adsabs.harvard.edu/full/1992A%26A...256..595S. 
  7. ^ a b Pratap, P. (1997). “A Study of the Physics and Chemistry of TMC-1”. Astrophysical Journal 486 (2): 862-885. Bibcode: 1997ApJ...486..862P. doi:10.1086/304553. 
  8. ^ Loenen, A. F. (2007). “Molecular properties of (U)LIRGs: CO, HCN, HNC and HCO+”. Proceedings IAUえーゆー Symposium 242: 1-5. 
  9. ^ Skurski, P. (2001). “Ab initio electronic structure of HCN- and HNC- dipole-bound anions and a description of electron loss upon tautomerization”. J. Chem. Phys. 114 (17): 7446. Bibcode: 2001JChPh.114.7443S. doi:10.1063/1.1358863. 
  10. ^ Jakubetz, W.; Lan, B. L. (1997). “A simulation of ultrafast state-selective IR-laser-controlled isomerization of hydrogen cyanide based on global 3D ab initio potential and dipole surfaces”. Chem. Phys. 217 (2-3): 375-388. Bibcode: 1997CP....217..375J. doi:10.1016/S0301-0104(97)00056-6. 
  11. ^ a b Turner, B. E. (1997). “The Physics and Chemistry of Small Translucent Molecular Clouds. VIII. HCN and HNC”. Astrophysical Journal 483 (1): 235-261. Bibcode: 1997ApJ...483..235T. doi:10.1086/304228. 
  12. ^ a b Hiraoka, K. (2006). “How are CH3OH, HNC/HCN, and NH3 Formed in the Interstellar Medium?”. AIP Conf. Proc. 855: 86-99. doi:10.1063/1.2359543. 
  13. ^ Doty, S. D. (2004). “Physical-chemical modeling of the low-mass protostar IRAS 16293-2422”. Astronomy and Astrophysics 418 (3): 1021-1034. arXiv:astro-ph/0402610. Bibcode: 2004A&A...418.1021D. doi:10.1051/0004-6361:20034476. 
  14. ^ “The UMIST Database for Astrochemistry”. 2019年ねん2月がつ27日にち閲覧えつらん。
  15. ^ Millar, T. J. (1997). “The UMIST database for astrochemistry 1995”. Astronomy and Astrophysics Supplement Series 121: 139-185. arXiv:1212.6362. Bibcode: 1997A&AS..121..139M. doi:10.1051/aas:1997118. 
  16. ^ Snyder, L. E.; Buhl, D. (1971). “Observations of Radio Emission from Interstellar Hydrogen Cyanide”. Astrophysical Journal 163: L47-L52. Bibcode: 1971ApJ...163L..47S. doi:10.1086/180664. 
  17. ^ Henkel, C. (1988). “Molecules in external galaxies: the detection of CN, C2H, and HNC, and the tentative detection of HC3N”. Astronomy and Astrophysics 201: L23-L26. Bibcode: 1988A&A...201L..23H. 
  18. ^ Irvine, W. M., et al. (1996) "Spectroscopic evidence for interstellar ices in comet Hyakutake." 03 October 1996, Nature, 383, 418‒420.
  19. ^ 菅原すがわら春菜はるな、「彗星すいせいの有機ゆうき分子ぶんしとその物質ぶっしつ進化しんかへの役割やくわり」 『地球ちきゅう化学かがく』 2016年ねん 50巻かん 2号ごう p.77-96, doi:10.14934/chikyukagaku.50.77
  20. ^ Goldsmith, P. F. (1986). “Variations in the HCN/HNC Abundance Ratio in the Orion Molecular Cloud”. Astrophysical Journal 310: 383-391. Bibcode: 1986ApJ...310..383G. doi:10.1086/164692. 
  21. ^ Helmich, F. P.; van Dishoeck, E. F. (1997). “Physical and chemical variations within the W3 star-forming region”. Astronomy and Astrophysics 124 (2): 205-253. Bibcode: 1997A&AS..124..205H. doi:10.1051/aas:1997357. 
  22. ^ Zubritsky, Elizabeth (2014年ねん8月がつ11日にち). “RELEASE 14-038 - NASA's 3-D Study of Comets Reveals Chemical Factory at Work”. NASA. 2014年ねん8月がつ12日にち閲覧えつらん。
  23. ^ Cordiner, M.A. (11 August 2014). “Mapping the Release of Volatiles in the Inner Comae of Comets C/2012 F6 (Lemmon) and C/2012 S1 (ISON) Using the Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array”. The Astrophysical Journal 792 (1): L2. arXiv:1408.2458. Bibcode: 2014ApJ...792L...2C. doi:10.1088/2041-8205/792/1/L2. http://iopscience.iop.org/2041-8205/792/1/L2/article 2014年ねん8月がつ12日にち閲覧えつらん。. 

関連かんれん項目こうもく[編集へんしゅう]

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