Fosgene
Il fosgene (o cloruro di carbonile) è un composto semplice del carbonio (IV) in cui l'atomo C è unito con legame doppio all'ossigeno e con due legami singoli al cloro; la sua formula molecolare è quindi COCl2.[2] Da un punto di vista sistematico è un ossicloruro di carbonio, intermedio come composizione tra CO2 e CCl4 e rappresenta anche il dicloruro dell'acido carbonico.
| Fosgene | |
|---|---|
 | |
 | |
| Nome IUPAC | |
| Dicloruro di carbonile | |
| Nomi alternativi | |
| cloruro di carbonile cloroformilcloruro dicloroformaldeide ossicloruro di carbonio | |
| Caratteristiche generali | |
| Formula bruta o molecolare | COCl2 |
| Massa molecolare (u) | 98,92 |
| Aspetto | gas incolore |
| Numero CAS | |
| Numero EINECS | 200-870-3 |
| PubChem | 6371 |
| SMILES | C(=O)(Cl)Cl |
| Proprietà chimico-fisiche | |
| Densità (g/cm3, in c.s.) | 1,42 (a 8 °C) |
| Temperatura di fusione | −118 °C (155 K) |
| Temperatura di ebollizione | 8 °C (281 K) |
| Proprietà termochimiche | |
| ΔfH0 (kJ·mol−1) | −219,1 |
| ΔfG0 (kJ·mol−1) | −204,9 |
| S0m(J·K−1mol−1) | 283,5 |
| C0p,m(J·K−1mol−1) | 57,7 |
| Indicazioni di sicurezza | |
| Simboli di rischio chimico | |
  
| |
| pericolo | |
| Frasi H | 330 - 314 - 280 - EUH071 |
| Consigli P | 260 - 280 - 304+340 - 303+361+353 - 305+351+338 - 315 - 405 - 403 [1] |
A temperatura ambiente è un gas incolore, non infiammabile, più pesante dell'aria (≈ 3,4 volte), estremamente tossico e aggressivo, dal tipico odore di fieno ammuffito; tecnicamente è un vapore e viene commercializzato in bombole come gas liquefatto.[3]
È una specie elettrofila che reagisce già con un nucleofilo debole come l'acqua, o anche solo con l'umidità dell'aria, formando un addotto che poi si decompone velocemente producendo acido carbonico e acido cloridrico.[4]
È un prodotto di sintesi, ma piccole quantità possono formarsi in natura dalla decomposizione e dalla combustione di composti organici contenenti cloro, ad esempio il cloroformio.[5]
Durante la prima guerra mondiale è stato impiegato come arma chimica.
Etimologia
modificaIl fosgene è stato sintetizzato per la prima volta dal chimico John Davy (fratello di Humphry Davy) nel 1812, il quale lo battezzò così dall'unione delle parole greche φῶς (phòs, luce)[6] e -γενής (-ghenès, generato da),[7] volendo significare «generato dalla luce», perché lo ottenne esponendo alla luce del sole una miscela di CO e Cl2 (reazione fotochimica).[8] Il termine inglese phosgene è passato in italiano attraverso il francese phosgène come «fosgene»,[9] le cui prime occorrenze sono registrate dal 1834.[10]
Storia
modificaInizialmente fu usato come arma chimica, durante la prima guerra mondiale, dai francesi nel 1915;[11] dapprima i tedeschi iniziarono ad aggiungerne piccole quantità al cloro per aumentarne la tossicità per poi usarlo al 50% con il cloro per ridurre la densità del fosgene alle basse temperature che ne rendeva difficile la propagazione in forma di nube.[12]
Si calcola che nella prima guerra mondiale i morti dovuti all'uso del fosgene siano stati circa 100.000.
Il Regio Esercito ha utilizzato il fosgene in Libia e durante la guerra d'Etiopia sia contro militari sia contro civili.[13]
Struttura molecolare e proprietà
modificaLa molecola COCl2 è qualitativamente molto simile al fluoruro di carbonile COF2, isoelettronico di valenza: è planare, con il carbonio centrale ibridato sp2, ma la simmetria molecolare è soltanto C2v (non D3h come BF3 o lo ione nitrato NO3–).[14] Infatti, oltre al fatto che i tre atomi attorno all'atomo centrale non sono uguali, anche gli angoli differiscono dal valore ideale di 120°. Da indagini combinate di diffrazione elettronica e spettroscopia rotazionale nella regione delle microonde si sono potuti trovare i parametri strutturali seguenti:[15][16]
- r(C=O) = 117,56 pm; r(C–Cl) = 173,81 pm
- ∠(ClCCl) = 111,79°; ∠(ClCO) = 124,11°
Nel fosgene il legame C=O è significativamente più corto rispetto a quello nell'acetone (121,5 pm)[17] e nella formaldeide (120,78 pm),[18] e quasi uguale a quello in COF2 (117,17 pm[19]). Anche il legame C–Cl è un po' più corto del normale, cioè 177 pm per C(sp3)-Cl(sp3),[20] ma non tanto, considerando l'ibridazione sp2 del carbonio che tende a far accorciare il legame.
L'angolo ClCCl è molto più stretto rispetto al valore atteso di 120° per l'ibridazione sp2 dell'atomo centrale. La teoria VSEPR[21][22] prevede che un doppio legame occupi più spazio angolare rispetto ad un legame semplice (quindi ∠(ClCCl) < ∠(ClCO)) e lo stesso andamento qualitativo si osserva per il fluoruro di carbonile (COF2),[23] l'acetone[17] e la formaldeide.[18]
Produzione
modificaIndustrialmente il fosgene è prodotto facendo fluire ossido di carbonio e cloro gassosi su un letto di carbone ad alta porosità che agisce da catalizzatore.
La reazione che avviene è
La reazione è esotermica, ovvero avviene con sviluppo di calore, quindi il reattore deve essere raffreddato continuamente per allontanare il calore che viene prodotto. In genere la reazione viene condotta a temperature comprese tra 50 °C e 150 °C; sopra 200 °C il fosgene torna a decomporsi in cloro e monossido di carbonio.
Un'altra reazione in cui viene prodotto fosgene è quella in fase gassosa tra tetracloruro di carbonio e vapor d'acqua ad alte temperature:
Per via dei problemi di sicurezza legati al suo trasporto e alla sua conservazione, quasi sempre il fosgene è prodotto e utilizzato nello stesso impianto chimico.
La luce, in presenza di ossigeno atmosferico, è in grado di convertire il cloroformio in fosgene, per questa ragione il cloroformio è sempre conservato in boccette ambrate e ben tappato. Talvolta le soluzioni di cloroformio vengono stabilizzate utilizzando dell'etanolo che inibirebbe la formazione di fosgene.
Tossicità
modificaIl fosgene è un veleno particolarmente insidioso perché non provoca effetti immediati: in genere, i sintomi si manifestano tra le 24 e le 72 ore dopo l'esposizione. Combinandosi con l'acqua contenuta nei tessuti del tratto respiratorio, il fosgene si decompone in anidride carbonica e acido cloridrico; quest'ultimo dissolve le membrane delle cellule esposte, facendo sì che le vie respiratorie si riempiano di liquido; la morte sopraggiunge per combinazione di emorragie interne, shock e insufficienza respiratoria; a differenza di altri gas, il fosgene non viene assorbito attraverso la pelle e il suo effetto si produce solo per inalazione.
Utilizzi
modificaIl fosgene è principalmente impiegato come materia prima nella produzione di polimeri, tra cui i poliuretani, i policarbonati e le poliuree, oltre che nella produzione del kevlar.
Viene usato anche per produrre isocianati e cloruri acilici, intermedi nelle produzioni di pesticidi, coloranti e molecole di interesse farmaceutico.
Tramite l'uso del fosgene è possibile isolare dai loro minerali alcuni metalli, tra cui alluminio e uranio, ma si tratta di processi poco usati per via della pericolosità della sostanza.
Note
modifica- ^ scheda del fosgene su IFA-GESTIS Archiviato il 16 ottobre 2019 in Internet Archive.
- ^ F. Albert Cotton, Geoffrey Wilkinson, Carlos A. Murillo e Manfred Bochmann, Advanced Inorganic Chemistry, 6ª ed., Wiley Interscience, 1999, p. 223, ISBN 0-471-19957-5.
- ^ (EN) PubChem, Phosgene, su pubchem.ncbi.nlm.nih.gov. URL consultato il 29 novembre 2024.
- ^ (EN) Phosgene, su www.chemeurope.com. URL consultato il 29 novembre 2024.
- ^ (EN) Wolfgang Schneider e Werner Diller, Phosgene, John Wiley & Sons, Ltd, 2000, DOI:10.1002/14356007.a19_411, ISBN 978-3-527-30673-2. URL consultato il 29 novembre 2024.
- ^ (EN) Olivetti Media Communication-Enrico Olivetti, DIZIONARIO GRECO ANTICO - Greco antico - Italiano, su grecoantico.com. URL consultato il 29 novembre 2024.
- ^ Geno - Significato ed etimologia - Ricerca, su Treccani. URL consultato il 29 novembre 2024.
- ^ (EN) John Davy, On a gaseous compound of carbonic oxide and chlorine, in Philosophical Transactions of the Royal Society of London, vol. 102, 1812, pp. 144–151, DOI:10.1098/rstl.1812.0008, JSTOR 107310.
- ^ Fosgène - Significato ed etimologia - Vocabolario, su Treccani. URL consultato il 29 novembre 2024.
- ^ Fosgene > significato - Dizionario italiano De Mauro, su Internazionale. URL consultato il 29 novembre 2024.
- ^ (EN) Mary Jo Nye, Before big science: the pursuit of modern chemistry and physics, 1800–1940, Harvard University Press, 1999, p. 193, ISBN 0-674-06382-1.
- ^ (EN) Edwin Kiester, An Incomplete History of World War I, vol. 1, Murdoch Books, 2007, p. 74, ISBN 978-1-74045-970-9.
- ^ A. Del Boca, I gas di Mussolini, Editori Riuniti, Roma, 1996 ISBN 978-88-359-5859-8
- ^ CCCBDB list all species by point group, su cccbdb.nist.gov. URL consultato il 23 luglio 2022.
- ^ (EN) Munetaka Nakata, Tsutomu Fukuyama e Kozo Kuchitsu, Molecular structure of phosgene as studied by gas electron diffraction and microwave spectroscopy: The rs, rm, and re structures, in Journal of Molecular Spectroscopy, vol. 83, n. 1, 1º settembre 1980, pp. 118–129, DOI:10.1016/0022-2852(80)90315-X. URL consultato il 27 luglio 2022.
- ^ (EN) Munetaka Nakata, Kunio Kohata e Tsutomu Fukuyama, Molecular structure of phosgene as studied by gas electron diffraction and microwave spectroscopy: The rz structure and isotope effect, in Journal of Molecular Spectroscopy, vol. 83, n. 1, 1º settembre 1980, pp. 105–117, DOI:10.1016/0022-2852(80)90314-8. URL consultato il 27 luglio 2022.
- ^ a b (EN) J. D. Swalen e C. C. Costain, Internal Rotation in Molecules with Two Internal Rotors: Microwave Spectrum of Acetone, in The Journal of Chemical Physics, vol. 31, n. 6, 1959-12, pp. 1562–1574, DOI:10.1063/1.1730653. URL consultato il 23 luglio 2022.
- ^ a b (EN) Kojiro Takagi e Takeshi Oka, Millimeter Wave Spectrum of Formaldehyde, in Journal of the Physical Society of Japan, vol. 18, n. 8, 1963-08, pp. 1174–1180, DOI:10.1143/JPSJ.18.1174. URL consultato l'8 giugno 2022.
- ^ CCCBDB listing of experimental data page 2, su cccbdb.nist.gov. URL consultato il 23 luglio 2022.
- ^ J. E. Huheey, E. A. Keiter e R. L. Keiter, Chimica Inorganica, Principi, Strutture, Reattività, Piccin, 1999, pp. A-25 - A-33, ISBN 88-299-1470-3.
- ^ G. L. Miessler e D. A. Tarr, Inorganic Chemistry, 2nd, Prentice-Hall, 1999, pp. 54–62, ISBN 978-0-13-841891-5.
- ^ J.E. Huheey, E.A. Keiter e R.L. Keiter, 6 - La struttura e la reattività delle molecole, in Chimica Inorganica, Seconda edizione italiana, sulla quarta edizione inglese, Piccin Nuova Libraria, Padova, 1999, pp. 209-223, ISBN 88-299-1470-3.
- ^ (EN) Munetaka Nakata, Kunio Kohata e Tsutomu Fukuyama, Molecular structure of carbonyl fluoride as studied by gas electron diffraction and microwave data, in Journal of Molecular Structure, vol. 68, 1º novembre 1980, pp. 271–280, DOI:10.1016/0022-2860(80)80278-X. URL consultato il 23 luglio 2022.
Voci correlate
modificaAltri progetti
modifica
Wikimedia Commons contiene immagini o altri file su fosgene
Collegamenti esterni
modifica- (EN) phosgene, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.
- (EN) Davy's account of his discovery of phosgene, su web.lemoyne.edu.
- (EN) International Chemical Safety Card 0007, su ilo.org.
- (EN) NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards, su cdc.gov.
- (EN) U.S. CDC Emergency Preparedness & Response, su bt.cdc.gov. URL consultato il 25 novembre 2007 (archiviato dall'url originale il 17 ottobre 2005).
- (EN) U.S. EPA Acute Exposure Guideline Levels, su epa.gov.
- (EN) Regime For Schedule 3 Chemicals And Facilities Related To Such Chemicals, OPCW website
- (EN) CBWInfo website, su cbwinfo.com. URL consultato il 25 novembre 2007 (archiviato dall'url originale il 18 febbraio 2006).
- (EN) Use of Phosgene in WWII and in modern-day warfare (Refer to Section 4.C of the article)
| Controllo di autorità | Thesaurus BNCF 33214 · LCCN (EN) sh96001291 · GND (DE) 4174339-8 · BNF (FR) cb12546210f (data) · J9U (EN, HE) 987007542042105171 |
|---|
