Tetracarbonilnichel

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Tetracarbonilnichel
Nickel-carbonyl-2D.png
Struttura tridimensionale del nicheltetracarbonile
Nome IUPAC
tetracarbonilnichel(0)
Nomi alternativi
nicheltetracarbonile

nichel carbonile

Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare Ni(CO)4
Massa molecolare (u) 170,73
Aspetto liquido incolore
Numero CAS [13463-39-3]
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.s.) 1,31
Solubilità in acqua immiscibile
Temperatura di fusione −25 °C (248,15 K)
Temperatura di ebollizione 43 °C (316,15 K)
Tensione di vapore (Pa) a 298,95 K 53 kPa
Proprietà termochimiche
ΔfH0 (kJ·mol−1) −632
S0m(J·K−1mol−1) 320
Indicazioni di sicurezza
Flash point −20 °C (253,15 K)
Limiti di esplosione 2-34%
Temperatura di autoignizione 60 °C (333,15 K)
Simboli di rischio chimico
tossico a lungo termine infiammabile tossicità acuta pericoloso per l'ambiente

pericolo

Frasi H 225 - 351 - 360d - 330 - 410
Consigli P --- [1]

Il tetracarbonilnichel (o nicheltetracarbonile) Ni(CO)4 è un complesso organometallico incolore che rappresenta un versatile reagente. Descritto per la prima volta da Ludwig Mond nel 1890 è stato il primo complesso metallocarbonilico semplice ad essere riportato. La sua tossicità e volatilità a temperatura ambiente gli hanno fatto guadagnare l'appellativo di "morte liquida".

Struttura e legame[modifica | modifica sorgente]

Il tetranichelcarbonile è costituito da un atomo centrale di nichel circondato da quattro carbonili CO. Il nichel coordina i leganti carbonili tramite gli atomi di carbonio di CO. Le strutture di questi composti ingannarono i chimici per molti anni e prima del 1950 molti studi descrivevano catene di CO che chelavano il metallo (cioè lo legavano tramite più legami semplici in modo tale da circondarlo come una "tenaglia").

Il nicheltetracarbonile possiede 18 elettroni di valenza ed è quindi un composto a 18 elettroni. In Ni(CO)4 il nichel possiede numero d'ossidazione 0.

Sintesi[modifica | modifica sorgente]

Il tetracarbonilnichel fu sintetizzato nel 1890 da Ludwig Mond per reazione diretta fra nichel metallico e monossido di carbonio.[2] Questo lavoro pioneristico prefigurò l'esistenza di molti altri metallocarbonili inclusi quelli del vanadio, cromo, manganese, ferro e cobalto.

Il nichel metallico reagisce a temperatura ambiente con monossido di carbonio gassoso per formare il tetracarbonile. Facendo avvenire la reazione a 50 °C con nichel impuro e decomponendo successivamente Ni(CO)4 gassoso formatosi, per riscaldamento moderato, come per contatto con una superficie calda, si attua il processo Mond di purificazione del nichel metallico.

Reazioni chimiche[modifica | modifica sorgente]

Come altri metallocarbonili a valenza bassa, il nicheltetracarbonile subisce reazioni di sostituzione del CO e può essere ossidato. Ligandi donatori di elettroni come la trifenilfosfina reagiscono dando Ni(CO)3(PPh3) e Ni(CO)2(PPh3)2. La 2,2'-bipiridina e i ligandi simili si comportano allo stesso modo.[3]

Il cloro ossida il nichel carbonile a cloruro di nichel NiCl2, liberando monossido di carbonio. Altri alogeni si comportano analogamente. Queste reazioni costituiscono un pratico metodo per rendere il composto atossico. La riduzione o il trattamento con idrossidi porta alla formazione di cluster come [Ni5(CO)12]2- e [Ni6(CO)12]2-.

La reazione di Ni(CO)4 con gruppi alchilici e arilici spesso produce composti organici con legame carbonilico -(C=O)-. Gruppi vinilici, come quello di C6H5CH=CHBr, sono convertiti in esteri insaturi dopo trattamento con tetranichelcarbonile seguito da metossido di sodio CH3O-Na+. Alcune reazioni procedono probabilmente attraverso Ni(CO)3, che subisce addizione ossidativa.

I metallocarbonili sono anche suscettibili di attacco nucleofilo: trattando Ni(CO)4 con alcuni nucleofili Nu-acil derivati di formula generica [Ni(CO)3C(O) Nu]-.[4]

Note tossicologiche[modifica | modifica sorgente]

Il tetracarbonilnichel è altamente pericoloso, molto più di quanto implicherebbe la semplice presenza di CO, a causa degli effetti del nichel in circolo sistemico. Il nichel carbonile può risultare fatale se assorbito attraverso la pelle o, più probabilmente, inalato a causa della sua alta volatilità. Ni(CO)4 subisce autoignizione all'aria.

Gli avvelenamenti da nichel carbonile sono caratterizzati da due stadi di malessere. Il primo consiste in mal di testa e dolori al torace che durano poche ore a cui segue una breve remissione. La seconda fase è una polmonite chimica che inizia tipicamente dopo sedici ore con sintomi quali tosse, mancanza di respiro e estrema fatica. Dopo quattro giorni si raggiunge la massima gravità e può sopraggiungere la morte per insufficienza cardiorespiratoria o renale. La convalescenza è spesso estremamente lunga e caratterizzata da astenia, depressione e dispnea da sforzo. Danni respiratori permanenti non sono frequenti. La cancerogenicità di Ni(CO)4 è materia di dibattito.

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ scheda del tetracarbonilnichel su IFA-GESTIS
  2. ^ Mond, L; Langer, K; Quincke, F, Action of carbon monoxide on nickel in J. Chem. Soc., vol. 57, 1890, pp. 749–53, DOI:10.1039/CT8905700749.
  3. ^ C. Elschenbroich, A. Salzer ”Organometallics: A Concise Introduction” (2nd Ed) (1992) from Wiley-VCH: Weinheim. ISBN 3-527-28165-7
  4. ^ EROS Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis, John Wiley & Sons, 2003

Bibliografia[modifica | modifica sorgente]

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]

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