Введение

Химическое соединение
chembox
| verifiedrevid = 476995560
| Name = Nickel tetracarbonyl
| ImageFile1 = Nickel tetracarbonyl 2D.png
| ImageSize1 = 150px
| ImageName1 = Никелевый карбонил
| ImageFileL2 = Nickel tetracarbonyl 3D balls.png
| ImageSizeL2 = 75px
| ImageNameL2 = Никелевый карбонил
| ImageFileR2 = Nickel carbonyl 3D vdW.png
| ImageSizeR2 = 75px
| ImageNameR2 = Никелевый карбонил
| IUPACName = Тетракарбонилникель
| OtherNames = Никель тетракарбонил, Никелевый карбонил (1:4)
|Section1=
|Section2=Свойства
| Formula = Ni(CO)4
| MolarMass = 170.73 г/моль
| Appearance = бесцветная жидкость
| ExternalSDS = ICSC 0064
| GHSPictograms =
| HPhrases =
| PPhrases =
| NFPA H = 4
| NFPA F = 3
| NFPA R = 3
| FlashPtC = 4
| AutoignitionPtC = 60
| ExploLimits = 2–34%
| IDLH = Ca [2 ppm]
| PEL = TWA 0.001 ppm (0.007 мг/м3)
| LC50 = 266 ppm (кошка, 30 мин) 35 ppm (кролик, 30 мин) 94 ppm (мышь, 30 мин) 10 ppm (мышь, 10 мин)

Структура и сцепление

В тетракарбонилникеле степень окисления никеля определяется как ноль, поскольку электроны, участвующие в связи Ni–C, исходят от атома углерода и по-прежнему относятся к углероду в гипотетической ионной связи, определяющей степени окисления. Формула соответствует правилу 18 электронов. Молекула имеет тетраэдрическую геометрию и содержит четыре карбонильных (оксида углерода) лиганда. Для этой молекулы были проведены исследования методом электронной дифракции, в результате которых расстояния Ni–C и C–O были рассчитаны как 1,838(2) и 1,141(2) ангстрема соответственно.

Подготовка

Никель тетракарбонил (Ni(CO)4) был впервые синтезирован в 1890 году Людвигом Мондом посредством прямой реакции металлического никеля с монооксидом углерода. Эта новаторская работа предвосхитила существование многих других карбонильных соединений металлов, включая соединения ванадия, хрома, марганца, железа и кобальта. К концу XIX века она также нашла промышленное применение для очистки никеля. В процессе монооксид углерода пропускают над неочищенным никелем. Оптимальная скорость реакции достигается при 130 °C.

Лабораторные маршруты

Тетракарбонил никеля (Ni(CO)4) не поступает в свободную продажу. Удобно получать его в лаборатории путем карбонилирования коммерчески доступного бис(циклооктадиена)никеля(0). Его также можно получить восстановлением аммиачных растворов сульфата никеля дитионитом натрия в атмосфере CO.

Термическая декарбонизация

При умеренном нагревании Ni(CO)4 разлагается на монооксид углерода и металлический никель. В сочетании с лёгкостью образования из CO и даже очень нечистого никеля, это разложение лежит в основе процесса Монда для очистки никеля или нанесения никелевого покрытия на поверхности. Термическое разложение начинается при умеренных температурах и ускоряется при их повышении. Монозамещение тетракарбонила никеля другими лигандами может быть использовано для определения электронного параметра Толмана – меры способности лиганда к донорно-акцепторному взаимодействию. Обработка гидроксидами приводит к образованию кластеров, таких как [Ni5(CO)12]2− и [Ni6(CO)12]2−. Эти соединения также могут быть получены восстановлением карбонила никеля. Таким образом, взаимодействие Ni(CO)4 с углеродными нуклеофилами (Nu−) приводит к образованию ацильных производных, таких как [Ni(CO)3C(O)Nu]−.

Токсикологические и безопасные соображения

Опасность Ni(CO)4 значительно выше, чем можно предположить, исходя из содержания CO, что отражает воздействие никеля при его высвобождении в организме. Карбонил никеля может быть смертельным при абсорбции через кожу или, что более вероятно, при вдыхании из-за его высокой летучести. Его LC50 при 30-минутном воздействии оценивается в 3 ppm, а концентрация, немедленно смертельная для человека, составляет 30 ppm. Некоторые испытуемые, подвергшиеся воздействию концентраций до 5 ppm, описывали запах как затхлый или дымный, однако из-за чрезвычайной токсичности соединения его запах не обеспечивает надежного предупреждения о потенциально смертельном воздействии. Пары Ni(CO)4 могут самовоспламеняться. Пары быстро разлагаются на воздухе, с периодом полураспада около 40 секунд. Отравление карбонилом никеля характеризуется двухфазным течением. Первая фаза проявляется головной болью и болью в груди, продолжающимися несколько часов, обычно за которыми следует кратковременная ремиссия. Вторая фаза – химический пневмонит, который обычно начинается через 16 часов с симптомов кашля, одышки и сильной усталости. Наибольшая выраженность симптомов достигается через четыре дня, что может привести к смерти от кардиореспираторной недостаточности или острого повреждения почек. Восстановление часто длительное и может осложняться истощением, депрессией и одышкой при физической нагрузке. Постоянное повреждение дыхательных путей встречается редко. Вопрос о канцерогенности Ni(CO)4 остается дискуссионным, но предполагается, что она значительна. В Соединенных Штатах он классифицируется как чрезвычайно опасное вещество в соответствии с разделом 302 Закона США о планировании действий в чрезвычайных ситуациях и праве сообщества на информацию (42 U.S.C. 11002) и подлежит строгим требованиям к отчетности для предприятий, производящих, хранящих или использующих его в значительных количествах.

В популярной культуре

"Реквием для живых" (1978), эпизод сериала "Квинси, медицинский эксперт", рассказывает об отравленном, умирающем криминальном авторитете, который просит доктора Квинси провести вскрытие его еще живого тела. Квинси определяет яд – карбонил никеля. В повести 1979 года "Аманда Морган" Гордона Р. Диксона немногочисленные жители почти эвакуированной деревни оказывают сопротивление оккупационным войскам, направляя выхлопные газы от плохо настроенного двигателя внутреннего сгорания на постоянно возобновляемую "свалку" порошкового никеля возле машинного цеха (под видом гражданской деятельности), чтобы уничтожить оккупантов ценой собственной жизни. В 199-й главе манги "Доктор Стоун" создается аппарат для очистки никеля методом Монда. Упоминается, что в процессе образуется "смертельный токсин" (карбонил никеля). В романе 2019 года "Дельта V" Дэниэля Суареса, автора бестселлеров New York Times, команда из восьми частных старателей достигает околоземного астероида для добычи летучих веществ (воды, CO2 и т.д.) и металлов (железа, никеля и кобальта); эти вещества хранятся в виде твердых карбонилов для транспортировки обратно на околоземную орбиту и используются для создания космических аппаратов непосредственно в космосе путем разложения в вакууме.