Subossido di carbonio
| Subossido di carbonio | |
|---|---|
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| Nome IUPAC | |
| diossido di tricarbonio | |
| Nomi alternativi | |
| subossido di carbonio sottossido di carbonio 1,2-propadiene-1,3-dione | |
| Caratteristiche generali | |
| Formula bruta o molecolare | C3O2 |
| Massa molecolare (u) | 68,03 |
| Aspetto | gas incolore dal forte odore pungente |
| Numero CAS | |
| PubChem | 136332 |
| SMILES | C(=C=O)=C=O |
| Proprietà chimico-fisiche | |
| Densità (kg·m−3, in c.s.) | 3 × 10−3 |
| Indice di rifrazione | 1,4538 (0 °C) |
| Solubilità in acqua | reagisce immediatamente |
| Temperatura di fusione | 166,15 (-107 °C) |
| Temperatura di ebollizione | 279,95 (6,8 °C) |
| Indicazioni di sicurezza | |
| Simboli di rischio chimico | |
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| Frasi R | 20-36 |
| Frasi S | 23 |
Il subossido di carbonio o sottossido di carbonio,[1][2] nome sistematico diossido di tricarbonio, è un ossido del carbonio di formula molecolare C3O2 e formula di struttura O=C=C=C=O.[3] I suoi quattro doppi legami cumulati ne fanno un eterocumulene.[4]
È uno dei componenti stabili della serie degli ossidi di carbonio lineari O=Cn=O, di cui fanno parte anche il diossido di carbonio (O=C=O) e il diossido di pentacarbonio (O=C=C=C=C=C=O).
In questo ossido il carbonio ha stato di ossidazione medio di +4/3 (0 nel C centrale e +2 negli altri due C).
In condizioni ambiente è un gas incolore dal forte odore pungente, infiammabile, e che brucia con fiamma bluastra e fuligginosa.[5]
Storia ed etimo
[modifica | modifica wikitesto]La sua scoperta si deve al chimico britannico Benjamin Collins Brodie junior, che nel 1873 sottopose a scarica elettrica il monossido di carbonio.[6][7] Marcellin Berthelot coniò il nome sottossido (« sous-oxyde ») di carbonio,[8] mentre Otto Diels affermò successivamente che i nomi dicarbonilmetano e diossoallene, più prettamente attinenti alla chimica organica, erano anch'essi corretti.
Proprietà e struttura
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Il sottossido di carbonio è un composto termodinamicamente stabile: ΔHƒ° = -93,64 kJ/mol.[9]
A tempertura ambiente C3O2 è gassoso e il liquido, anch'esso incolore, ha un alto indice di rifrazione (1,4538 a 6 °C) e bolle a 6,8° C. È solubile in solventi aprotici, quali solfuro di carbonio, etere, tetraidrofurano, diossano e xilene, mentre in acqua reagisce per dare l'acido malonico.[10]
Il sottossido di carbonio allo stato gassoso diluito (a basse pressioni) è discretamente stabile se è al buio e al riparo dell'umidità; a pressioi più alte o allo stato liquido polimerizza spontaneamente formando un solido paramagnetico di colore variabile dal rosso, al giallo o nero. Si presume che la sua struttura sia poli-α-pironica, contenente cioè quella del 2-pirone (α-pirone).[11][12] Nel 1969, fu ipotizzato che il colore della superficie di Marte fosse dovuto a questo composto; ciò fu smentito dalle sonde del programma Viking.[13]
Studi di spettroscopia IR e di diffrazione di elettroni in fase gassosa mostrano che la molecola possiede una struttura quasi-lineare. Il doppio legame C=C ha una lunghezza di 128 pm, mentre il legame C=O è lungo 116 pm.[14]
Sintesi e reattività
[modifica | modifica wikitesto]Il sottossido di carbonio può essere ottenuto da una doppia disidratazione dell'acido malonico che si ha per riscaldamento con anidride fosforica (P4O10), molto avida di acqua (l'acqua sottratta è presa dall'anidride fosforica per formare acido pirofosforico):[15]
2 CH2(COOH)2 + P4O10 → 2 H4P2O7 + 2 C3O2 ↑
Anche la reazione di P4O10 con esteri dell'acido malonico in assenza di tracce di acqua fornisce il C3O2.[16] Di conseguenza, il sottossido di carbonio può anche essere considerato la seconda anidride dell'acido malonico, quella che si ottiene eliminando due molecole di acqua.[17] La prima anidride malonica, che si ottiene con eliminazione di una molecola di acqua è una molecola reale, nome sistematico 2,4-ossetandione (C3H2O3).[18]
Altre vie sono la decomposizione termica dell'anidride diacetiltartarica, la pirolisi dell'ossalacetato di etile e la dealogenazione del dibromomalonil cloruro.[19]
Diversi altri metodi di sintesi e reazioni del sottossido di carbonio sono stati descritti nella rassegna di Reyerson nel 1930.[20]
Usi
[modifica | modifica wikitesto]Il subossido di carbonio è utilizzato nella sintesi dei malonati e come agente ausiliario per migliorare l'affinità delle pelli alla tinture.
Note
[modifica | modifica wikitesto]- ↑ Carbonio - Enciclopedia, su Treccani. URL consultato il 6 ottobre 2026.
- ↑ Il termine sottossido, presente in italiano fin dal 1873,indica un ossido di un elemento il cui contenuto di ossigeno è inferiore a quello ritenuto normale.
- ↑ carbon suboxide (CHEBI:30086), su www.ebi.ac.uk. URL consultato il 6 ottobre 2026.
- ↑ (EN) The IUPAC Compendium of Chemical Terminology: The Gold Book, 4ª ed., International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC), 2019, DOI:10.1351/goldbook. URL consultato il 6 ottobre 2026.
- ↑ tricarbon dioxide CAS#: 504-64-3, su www.chemicalbook.com. URL consultato il 6 ottobre 2026.
- ↑ Brodie B. C. (1873). Note on the Synthesis of Marsh-Gas and Formic Acid, and on the Electric Decomposition of Carbonic Oxide. Proceedings of the Royal Society (London), 21: 245–247
- ↑ Brodie B. C. (1873). Über eine Synthese von Sumpfgas und Ameisensäure und die electrische Zersetzung des Kohlenoxyds. Annalen der Chemie, 169: 270
- ↑ Marcellin Berthelot (1891). Action de la chaleur sur l'oxyde de carbon'. Annales de chimie et de physique, 6 (24): 126–132
- ↑ (EN) NIST Office of Data and Informatics, 1,2-Propadiene-1,3-dione, su webbook.nist.gov. URL consultato il 6 ottobre 2026.
- ↑ carbon suboxide, su chemister.ru. URL consultato il 6 ottobre 2026.
- ↑ M. Ballauff, L. Li, S. Rosenfeldt, N. Dingenouts, J. Beck, P. Krieger-Beck (2004). Analysis of Poly(carbon suboxide) by Small-Angle X-ray Scattering. Angewandte Chemie International Edition, 116 (43): 5843–5846
- ↑ A. Ellern, T. Drews, K. Seppelt (2001). The Structure of Carbon Suboxide, C3O2, in the Solid State. Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie, 627 (1): 73–76
- ↑ William T. Plummer & Robert K. Carsont (1969). Mars: Is the Surface Colored by Carbon Suboxide?. Science, 166: 1141
- ↑ Nils Wiberg, Egon Wiberg, Arnold Fr. Holleman: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. Gruyter Verlag; Edizione 102, 2007 ISBN 978-3-11-017770-1.
- ↑ (EN) O. Glemser, Handbook of Preparative Inorganic Chemistry, a cura di Georg Brauer, vol. 1, 2ª ed., Academic Press, 1963, pp. 648-650.
- ↑ ^ Diels O, Wolf B (1906). Ueber das Kohlensuboxyd. I. Chemische Berichte, 39: 689–697
- ↑ (EN) H. Mark Perks e Joel F. Liebman, Paradigms and Paradoxes: Aspects of the Energetics of Carboxylic Acids and Their Anhydrides, in Structural Chemistry, vol. 11, n. 4, 2000-08, pp. 265–269, DOI:10.1023/A:1009270411806. URL consultato il 6 ottobre 2026.
- ↑ (EN) Articolo su SpringerLink, su springerlink.com.
- ↑ (DE) Thomas Kappe e Erich Ziegler, Kohlensuboxid in der präparativen Organischen Chemie, in Angewandte Chemie, vol. 86, n. 15, 1974, pp. 529–542, DOI:10.1002/ange.19740861502. URL consultato il 6 ottobre 2026.
- ↑ L. H. Reyerson e Kenneth. Kobe, Carbon Suboxide., in Chemical Reviews, vol. 7, n. 4, 1º dicembre 1930, pp. 479–492, DOI:10.1021/cr60028a002. URL consultato il 6 ottobre 2026.
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[modifica | modifica wikitesto]- (EN) Subossido di carbonio su WebElements, su webelements.com.
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