Foszgén

Foszgén
IUPAC-név	Diklórmetanal Karbonil-klorid
Más nevek	Foszgén; szénsavdiklorid; szén-diklorid-oxid; szén-oxiklorid; karbonil-diklorid; klórhangyasavklorid; klórformaldehid; diklórmetanon
Kémiai azonosítók
CAS-szám	75-44-5
PubChem	6371
EINECS-szám	200-870-3
RTECS szám	SY5600000
SMILES O=C(Cl)Cl
Kémiai és fizikai tulajdonságok
Kémiai képlet	CCl2O
Moláris tömeg	98,92 g mol-1
Megjelenés	színtelen gáz
Sűrűség	4,248 g dm-3, gáz (15 °C)
Olvadáspont	‒118 °C (155 K)
Forráspont	8 °C (281 K)
Oldhatóság (vízben)	hidrolizál
Oldhatóság	oldódik benzolban, toluolban, szén-tetrakloridban, kloroformban, acetonban[1] alkoholban és savakban bomlik
Kristályszerkezet
Molekulaforma	Sík háromszög
Dipólusmomentum	1,17 D
Veszélyek
MSDS	http://www.vngas.com/pdf/g67.pdf
Főbb veszélyek	Nagyon mérgező (T+)
NFPA 704	0 4 1
R mondatok	R26 R34
S mondatok	S9 S26 S36/37/39 S45
Lobbanáspont	nem gyúlékony
Rokon vegyületek
Rokon vegyületek	formaldehid, szénsav, karbamid, szén-monoxid, klórhangyasav
Ha másként nem jelöljük, az adatok az anyag standardállapotára (100 kPa) és 25 °C-os hőmérsékletre vonatkoznak.

A foszgén (vagy karbonil-klorid) a szénsav származékának, dikloridjának tekinthető szervetlen vegyület. Képlete COCl₂. Erős méreg. Színtelen, dohos szénára emlékeztető,^[1] fojtó szagú gáz. Víz hatására hidrolizál, apoláris oldószerekben (benzolban, toluolban) jól oldódik. Hűtéssel könnyen cseppfolyósítható. A vegyipar műanyaggyártásra használja.

Története

Először John Davynek sikerült foszgént előállítania 1812-ben. Klórgáz segítségével állította elő szén-monoxidból napfény hatására. A vegyület neve is ebből ered („a fény szülötte”). Az első világháborúban harci gázként használták.

Élettani hatása

A foszgén erős méreg. A tüdőben bomlik el, nagyon kis koncentrációban (0,1%) belélegezve is 6-8 óra múlva tüdővizenyőt okozhat, ami halálos lehet. Mérgezés esetén alkoholt kell belélegeztetni, ami megköti a foszgént.

Szerkezete

A foszgén planáris alakú molekula, a benne található szénatom hármas koordinációjú. A szénatom sp² hibridizációjú, hozzá bifunkcionális oxigénatom kapcsolódik. A C–O kötéshossz 116,5 pm (ábrán 118 pm szerepel), a kötésrend nagyobb, mint kettő. Ennek az az oka, hogy a klóratomok nemkötő elektronpárjai kismértékben delokalizálódnak a C–O kötésre.

Kémiai tulajdonságai

Reakciókészsége a savkloridokhoz hasonlóan nagy. Víz hatására gyorsan hidrolizál, szénsav és sósav keletkezik belőle. A keletkező szénsav vízre és szén-dioxidra bomlik.

${\displaystyle \mathrm {COCl_{2}+2\ H_{2}O\rightarrow 2\ HCl+[H_{2}CO_{3}]} }$

${\displaystyle \mathrm {[H_{2}CO_{3}]\rightarrow CO_{2}+H_{2}O} }$

A foszgénből vele ekvimoláris mennyiségű alkohol hatására klórhangyasav-észterek keletkeznek erős hűtés mellett. A reakciót indifferens oldószerben, általában éterben vagy toluolban végzik.

${\displaystyle \mathrm {Cl{-}CO{-}Cl+HOC_{2}H_{5}\rightarrow Cl{-}CO{-}OC_{2}H_{5}+HCl} }$

A foszgén másik klóratomja is reakcióba vihető etanollal, ha megfelelő mennyiségű alkohol áll rendelkezésre, és ha jelen van híg lúg vagy piridin, ami a kilépő sósavat megköti. A folyamat során dietil-karbonát képződik. A dietil-karbonát színtelen folyadék, amit karbetoxicsoport (-COOC₂H₅) bevitelére használnak. Más alkoholok is hasonlóan reagálnak foszgénnel.

${\displaystyle \mathrm {Cl{-}CO{-}Cl+2\ HOC_{2}H_{5}\rightarrow C_{2}H_{5}O{-}CO{-}OC_{2}H_{5}} }$

Ha a foszgén ammóniával reagál, belőle a szénsav amidja, karbamid keletkezik. A reakcióban melléktermékek is képződnek, ezért a kitermelés legfeljebb 40%-os.

${\displaystyle \mathrm {COCl_{2}+4\ NH_{3}\rightarrow CO(NH_{2})_{2}+2\ NH_{4}Cl} }$

Hasonló módon reagál a foszgén a primer és a szekunder aminokkal is. Primer aminokból N,N'-dialkilkarbamid, szekunder aminokból tetraalkilkarbamid keletkezik.

Előállítása

A foszgént ma is szén-monoxidból és klórgázból gyártják (ahogy Davy először előállította). A szén-monoxid addícionálja a klórt. A foszgén előállítását 250 °C-on, aktív szén katalizátor jelenlétében végzik.

${\displaystyle \mathrm {CO+Cl_{2}\rightarrow COCl_{2}} }$

A kloroform napfény és oxigén hatására lejátszódó bomlásakor szintén foszgén keletkezik.

${\displaystyle \mathrm {CHCl_{3}+{\frac {1}{2}}\ O_{2}\rightarrow COCl_{2}+HCl} }$

Jegyzetek

Források

• Bodor Endre: Szervetlen kémia I.
• Nyilasi János: Szervetlen kémia
• Bruckner Győző: Szerves kémia, I/1-es kötet
• Bot György: A szerves kémia alapjai
• Furka Árpád: Szerves kémia
• Kovács Kálmán, Halmos Miklós: A szerves kémia alapjai