Tetracarbonilnichel
| Tetracarbonilnichel | |
|---|---|
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| 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 | |
| Numero EINECS | 236-669-2 |
| PubChem | 518772 |
| SMILES | [C-]#[O+].[C-]#[O+].[C-]#[O+].[C-]#[O+].[Ni] |
| 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 | |
| Punto di fiamma | −20 °C (253,15 K) |
| Limiti di esplosione | 2-34% |
| Temperatura di autoignizione | 60 °C (333,15 K) |
| Simboli di rischio chimico | |
   
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| pericolo | |
| Frasi H | 225 - 351 - 360d - 330 - 410 |
| Consigli P | --- [1] |
Il tetracarbonilnichel (o nichel tetracarbonile) Ni(CO)4 è un complesso organometallico che si presenta come un liquido volatile e incolore e rappresenta un reagente versatile . Descritto per la prima volta da Ludwig Mond nel 1890 [2] 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 wikitesto]
Il tetracarbonilnichel 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 wikitesto]
Il tetracarbonilnichel fu sintetizzato nel 1890 da Ludwig Mond per reazione diretta fra nichel metallico e monossido di carbonio.[3] Questo lavoro pionieristico 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 wikitesto]
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.[4]
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- dà acil derivati di formula generica [Ni(CO)3C(O) Nu]-.[5]
Note tossicologiche[modifica | modifica wikitesto]
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 ed 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 wikitesto]
- ^ scheda del tetracarbonilnichel su IFA-GESTIS Archiviato il 16 ottobre 2019 in Internet Archive.
- ^ Dalla scoperta del nichel tetracarbonile alla sintesi di nanocondensatori ad elevata nuclearità (PDF), su media.accademiaxl.it.
- ^ 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.
- ^ C. Elschenbroich, A. Salzer ”Organometallics: A Concise Introduction” (2nd Ed) (1992) from Wiley-VCH: Weinheim. ISBN 3-527-28165-7
- ^ EROS Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis, John Wiley & Sons, 2003
Bibliografia[modifica | modifica wikitesto]
- Shi Z, Nickel carbonyl: toxicity and human health, in The Science of the Total Environment, vol. 148, n. 2-3, 1991, pp. 293–298, DOI:10.1016/0048-9697(94)90406-5, PMID 8029705.
- Sunderman FW, A Pilgrimage into the Archive of Nickel Toxicology, in Annals of Clinical and Lalboratory Science, vol. 19, 1989, pp. 1–16.
- Armit HW, The toxicology of nickel carbonyl. Part II., in Journal of Hygiene, vol. 8, 1908, pp. 565–610.
- Armit HW, The toxicology of nickel carbonyl, in Journal of Hygiene, vol. 7, n. 4, 1907, pp. 525–551, DOI:10.1017/S0022172400033507, PMC 2236193, PMID 20474327.
- Barceloux DG e Donald Barceloux, Nickel, in Journal of Toxicology-Clinical Toxicology, vol. 37, n. 2, 1999, pp. 239–258, DOI:10.1081/CLT-100102423, PMID 10382559.
- Iacopo Ciabatti, Dalla scoperta del nichel tetracarbonili alla sintesi di nanocondensatori ad elevata nuclearità; Rendiconti Accademia Nazionale delle Scienze detta dei XL Memorie di Scienze Fisiche e Naturali ISBN 978-88-98075-51-5
Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]
Altri progetti[modifica | modifica wikitesto]
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Collegamenti esterni[modifica | modifica wikitesto]
- (EN) nickel carbonyl, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.
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