シアン化水素

IUPAC名

シアン化水素
メタンニトリル
水素化窒化炭素
別称ヒドロシアン酸
シアン化水素青酸
ホルムニトリル
ギ酸ニトリル
識別情報
CAS登録番号74-90-8
RTECS番号MW6825000
SMILES

C#N

特性
化学式HCN
モル質量27.03 g/mol
外観無色または薄青色の気体
揮発性の液体
密度0.687 g/cm3, 液体.
融点

-13.4 ℃ (259.75 K)
沸点

26 ℃ (299.15 K)
水への溶解度Completely miscible.
酸解離定数 pKa9.21
構造
分子の形直線形
双極子モーメント2.98 D
熱化学
標準生成熱 ΔfHo108.87 kJ mol−1(l)
135.1 kJ mol−1(g)
標準モルエントロピー So112.84 J mol−1K−1(l)
201.78 J mol−1K−1(g)
標準定圧モル比熱, Cpo70.63 J mol−1K−1(l)
35.86 J mol−1K−1(g)
危険性
主な危険性毒性、引火性ともに高い
NFPA 704442
RフレーズR12, R26, R27, R28, R32.
Sフレーズ(S1), (S2), S7, S9, S13, S16,
S28, S29, S45.
引火点−17.78 °C
関連する物質
関連物質ジシアン
シアン化塩素
特記なき場合、データは常温 (25 °C)・常圧 (100 kPa) におけるものである。

シアン化水素（Hydrogen Cyanide）は、メタンニトリル、ホルモニトリル、蟻酸ニトリルとも呼ばれる猛毒の物質である。その水溶液は弱酸性を示し、シアン化水素酸と呼ばれる。

相で区別する場合、気体のシアン化水素は青酸ガスと呼び、液体は液化青酸と呼ぶ。気体、液体、水溶液のいずれについても、慣習的に青酸（せいさん）と呼ばれる。この語は紺青に由来する。

なお、シアン酸は異なる物質である。また、ドイツ語のシアン（ドイツ語: Cyan、英語: Cyanogen）はジシアンに等しい。
性質
物理的性質

シアン化水素は可燃性の気体であり、爆発範囲 (5.6?40.0パーセント) を持ち、常圧における沸点が常温付近のため、気温が低いと液状、高いと気体になる。ただし液体でも揮発性が非常に高く、一部が気体として揮発してくるため、低温時でも中毒の原因となる。

なお、シアン化水素が水に溶けて、シアン化水素酸になった場合は、水分子との高い親和力により液化青酸よりも気化し難い。

シアン化水素の分子は極性を有するため、液化したシアン化水素は比誘電率が高く、18 ℃で118.8であり、極性を有した物質に対して優れた溶媒として用いる事も可能である。しかし、シアン化水素の毒性のため、溶媒としての取り扱いには細心の注意を要する。
化学的性質

シアン化水素の炭素原子と窒素原子は、三重結合で結合している。炭素よりも窒素の方が電気陰性度が高く、この結果、窒素の側に電子の存在確率が偏るために、分子は極性を持つ。この部分は、官能基で言えばニトリルと呼ばれる構造である。しかし、シアン化水素の場合、極性溶媒の中ではシアン化水素酸としてプロトンを電離するなど、一般的なニトリルとは性質が異なる。なお、シアン化水素酸の酸解離定数は、18 ℃において、Ka = 1.3 × 10−9である[注釈 1]。

シアン化水素酸がプロトンを電離した陰イオン（CN−）をシアン化物イオンと呼び、特に遷移金属のイオンに配位して、錯体を形成し易いため、錯体化学の分野では重要なイオンである[注釈 2]。そして、この遷移金属元素に配位し易いというシアン化物イオンの性質こそが、シアン化水素の毒性発現の原因でもある。また、この遷移金属元素に配位し易い性質を利用して、ヒドロキソコバラミンを静脈注射し、シアン化物イオンをヒドロキソコバラミンの遷移金属元素に配位させて、シアン化物イオンの毒性解除を狙う治療が実施される場合がある。
燃焼

シアン化水素を空気中で強熱すると、炎を上げて燃え、窒素と二酸化炭素と水になる。炎色は桃色（『化学辞典普及版』森北出版）・青色（『化学辞典』東京化学同人）・紫色（『実験化学ガイドブック』丸善）と各種の表記が見られるものの、概ね赤紫色と呼べる。なお、原子吸光分析で燃料ガスとして、シアン化水素ガスボンベを使用する事がある。 4 HCN + 5 O 2 ⟶ 2 H 2 O + 2 N 2 + 4 CO 2 {\displaystyle {\ce {4 HCN + 5 O2 -> 2 H2O + 2 N2 + 4 CO2}}} シアン化水素 + 酸素 → 水 + 窒素 + 二酸化炭素
重合反応

純粋なシアン化水素は、室温程度であれば安定である。しかし、純度の低いシアン化水素を長時間放置すると黄色や黒色に変化し、爆発性の重合体を生成する。特に水分が1割程度混じっていると、50 ℃程度で重合し易くなる。さらに、塩基性条件下では、室温でも重合する。また、重合防止剤を添加していない場合は、184 ℃に達すると急激に重合する。これは重合時に発熱し、重合反応が加速されるためである。これを防ぐには、銅粉や硫酸を添加しておく。

ただし、シアン化水素よりも、水の方が多い場合は、加水分解が発生する。水の中でシアン化水素は、ホルムアミドを経て、蟻酸とアンモニアに分解される。
ヒトが感ずる臭気

シアン化水素は「無色で、アーモンド臭を持つ。」と説明する書物が多い。ただ、ここで言う「アーモンド臭」とは、ベンズアルデヒドの臭気を指す[1]。これは収穫前のアーモンドの臭いであり、製菓に用いるアーモンドエッセンスの甘い香りとは異なる香りである。シアン化水素の「アーモンド臭」とは、どちらかと言えば、杏仁豆腐の香りに近いとも言われる[1]。また嗅盲と言って、遺伝的にシアン化水素の臭いを感じないヒトが、1割程度はいると見積もられている[2]。ただし、シアン化水素の「アーモンド臭」がベンズアルデヒドの臭気を指していながら、ベンズアルデヒドの臭気は感知できるヒトでも、シアン化水素の臭気は感知できない場合がある[3]。

なお、シアン化水素の臭気が争点にされた事件の実例として、日本計算器峰山製作所懲戒解雇事件（1971年3月）が挙げられる。地裁判決文（京都裁判所）の中で「科学書中にはシアンガスの臭いは微臭であるとするものもある。もっとも、この点の科学的説明も純粋なものは特異臭を持つ、特有のにおいとする等、各著者によつて異なつていて明確でない上、実際上も、発生時における気圧、温度、純粋度等の諸条件によつてまた臭いの様態も異る」とされた[4]。
毒性詳細は「シアン化物中毒」を参照その他の毒物としての青酸については「シアン化カリウム」を参照

ヒトに対する気体状のシアン化水素の毒性には異なったデータが存在し、270 ppmで即死というデータから、5000 ppmの1分間の吸入で半数死亡というデータまである。これは肝臓によるシアン化物イオンをチオシアン酸に変換する解毒能力と、低酸素状態に対する細胞の抵抗力における個体差ゆえと考察される。
動物

シアン化水素は殺虫剤の他にも、化学兵器として使用されたように[注釈 3]、一般的な真核生物の動物にとっては致死性の毒物である。その毒性の発揮は、シトクロムを始めとする生体内のヘム鉄の Fe3+ に配位結合し、細胞内で呼吸鎖を阻害することによる。中毒死したヒトは、シアノ基が配位したメトヘモグロビンのため、全身が赤く染まって見える場合がある[注釈 4]。なお、メトヘモグロビンは酸素を運搬できないので、ヘモグロビンを酸素運搬に利用している生物の生存を脅かす。

加えて、酸素をエネルギー産生のために利用する動物が、シアン化水素を摂取すると、シアン化物イオンが、ミトコンドリアで電子伝達系を担うシトクロムなどでも Fe3+ に配位結合し、Fe3+のまま固定化する。