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Cloruro de níquel (II)

El cloruro de níquel (II) (o simplemente cloruro de níquel ) es el compuesto químico NiCl 2 . La sal anhidra es amarilla, pero el hidrato más familiar, NiCl 2 ·6H 2 O, es verde. El cloruro de níquel (II), en diversas formas, es la fuente más importante de níquel para la síntesis química. Los cloruros de níquel son delicuescentes y absorben la humedad del aire para formar una solución. Se ha demostrado que las sales de níquel son cancerígenas para los pulmones y las fosas nasales en casos de exposición por inhalación prolongada . [4]

Producción y síntesis.

La producción y los usos a gran escala del cloruro de níquel están asociados con la purificación del níquel a partir de sus minerales. Se genera durante la extracción de mata de níquel y residuos obtenidos de la tostación y refinación de minerales que contienen níquel utilizando ácido clorhídrico. La electrólisis de soluciones de cloruro de níquel se utiliza en la producción de níquel metálico. Otras rutas importantes para obtener cloruro de níquel surgen del procesamiento de concentrados de mineral, como diversas reacciones que involucran cloruros de cobre: ​​[5]

NiS + 2 CuCl 2 → NiCl 2 + 2 CuCl + S
NiO + 2 HCl → NiCl 2 + H 2 O

Rutas de laboratorio

El cloruro de níquel no suele prepararse en el laboratorio porque es económico y tiene una larga vida útil. El dihidrato amarillento, NiCl 2 ·2H 2 O, se produce calentando el hexahidrato entre 66 y 133 °C. [6] Los hidratos se convierten a la forma anhidra al calentarlos en cloruro de tionilo o al calentarlos bajo una corriente de gas HCl. El simple hecho de calentar los hidratos no produce el dicloruro anhidro.

NiCl 2 ·6H 2 O + 6 SOCl 2 → NiCl 2 + 6SO 2 + 12HCl

La deshidratación va acompañada de un cambio de color de verde a amarillo. [7]

En caso de que se necesite un compuesto puro sin presencia de cobalto, se puede obtener cloruro de níquel calentando con cuidado cloruro de hexaaminoníquel : [8]

Estructura del NiCl2y sus hidratos

Estructura del cloruro de níquel hidratado basada en cristalografía de rayos X. Código de color: rojo = O, verde = Cl

NiCl 2 adopta la estructura CdCl 2 . [9] En este motivo, cada centro de Ni 2+ está coordinado con seis centros de Cl y cada cloruro está unido a tres centros de Ni (II). En NiCl 2 los enlaces Ni-Cl tienen "carácter iónico". El NiBr 2 amarillo y el NiI 2 negro adoptan estructuras similares, pero con un empaquetamiento diferente de los haluros, adoptando el motivo CdI 2 .

Por el contrario, el NiCl 2 ·6H 2 O consta de moléculas trans -[NiCl 2 (H 2 O) 4 ] separadas y unidas más débilmente a moléculas de agua adyacentes. Sólo cuatro de las seis moléculas de agua en la fórmula están unidas al níquel, y las dos restantes son agua de cristalización , por lo que la fórmula del cloruro de níquel(II) hexahidrato es [NiCl 2 (H 2 O) 4 ]·2H 2 O [9] El hexahidrato de cloruro de cobalto (II) tiene una estructura similar. El hexahidrato se encuentra en la naturaleza como el muy raro mineral bischofita de níquel.

El dihidrato NiCl 2 ·2H 2 O adopta una estructura intermedia entre las formas hexahidrato y anhidra. Consiste en cadenas infinitas de NiCl 2 , en las que ambos centros de cloruro son ligandos puente . "Los sitios trans en los centros octaédricos ocupados por aquoligandos" . [10] También se conoce un tetrahidrato de NiCl 2 ·4H 2 O.

Reacciones

Las soluciones de cloruro de níquel (II) son ácidas, con un pH de alrededor de 4 debido a la hidrólisis del ion Ni 2+ .

Complejos de coordinación

Color de varios complejos de Ni(II) en solución acuosa. De izquierda a derecha, [Ni(NH 3 ) 6 ] 2+ , [Ni( en ) 3 ] 2+ , [NiCl 4 ] 2− , [Ni(H 2 O) 6 ] 2+

La mayoría de las reacciones atribuidas al "cloruro de níquel" involucran el hexahidrato, aunque reacciones especializadas requieren la forma anhidra .

Las reacciones que comienzan con NiCl 2 ·6H 2 O pueden usarse para formar una variedad de complejos de coordinación de níquel porque los ligandos de H 2 O son rápidamente desplazados por amoníaco , aminas , tioéteres , tiolatos y organofosfinas . En algunos derivados, el cloruro permanece dentro de la esfera de coordinación , mientras que el cloruro se desplaza con ligandos altamente básicos. Los complejos ilustrativos incluyen:

NiCl 2 es el precursor de los complejos de acetilacetonato Ni(acac) 2 (H 2 O) 2 y el soluble en benceno (Ni(acac) 2 ) 3 , que es un precursor de Ni(1,5-ciclooctadieno) 2 , un importante Reactivo en química organoníquel.

En presencia de eliminadores de agua, el cloruro de níquel (II) hidratado reacciona con dimetoxietano (dme) para formar el complejo molecular NiCl 2 (dme) 2 . [6] Los ligandos dme de este complejo son lábiles.

Aplicaciones en síntesis orgánica.

El NiCl 2 y su hidrato son ocasionalmente útiles en la síntesis orgánica . [13]

Esquema general de reacción para la isomerización de dienoles.
ArI + P(OEt) 3 → ArP(O)(OEt) 2 + EtI

Se utiliza NiCl 2 -dme (o NiCl 2 -glyme) debido a su mayor solubilidad en comparación con el hexahidrato. [14]

Aplicación del precatalizador NiCl 2 .

Seguridad

El cloruro de níquel (II) es irritante por ingestión, inhalación, contacto con la piel y contacto con los ojos. La exposición prolongada por inhalación al níquel y sus compuestos se ha relacionado con un mayor riesgo de cáncer en los pulmones y las fosas nasales. [4]

Referencias

  1. ^ ab Lide, David S. (2003). Manual CRC de Química y Física, 84.ª edición . Prensa CRC. págs. 4–71. ISBN 9780849304842.
  2. ^ ab Zumdahl, Steven S. (2009). Principios químicos 6ª ed . Compañía Houghton Mifflin. pag. A22. ISBN 978-0-618-94690-7.
  3. ^ "Níquel metálico y otros compuestos (como Ni)". Concentraciones inmediatamente peligrosas para la vida o la salud (IDLH) . Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH).
  4. ^ ab Grimsrud, Tom K; Andersen, Aage (2010). "Evidencia de carcinogenicidad en humanos de las sales de níquel solubles en agua". Revista de Medicina y Toxicología del Trabajo . 5 (1): 7. doi : 10.1186/1745-6673-5-7 . PMC 2868037 . PMID  20377901. 
  5. ^ Kerfoot, Derek GE (2000). "Níquel". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . doi :10.1002/14356007.a17_157. ISBN 978-3-527-30385-4.
  6. ^ ab Ward, Laird GL (1972). "Haluros de níquel (II) anhidro y sus complejos de tetrakis (etanol) y 1,2-dimetoxietano". Síntesis inorgánicas . vol. 13. págs. 154-164. doi :10.1002/9780470132449.ch30. ISBN 9780470132449.
  7. ^ Ore, AP (1990). "Cloruros metálicos anhidros". Síntesis inorgánicas . Síntesis inorgánicas . vol. 28, págs. 321–2. doi :10.1002/9780470132593.ch80. ISBN 9780470132593.
  8. ^ Karyakin, Yu.V. (1947). Productos químicos puros. Manual para la preparación de laboratorio de sustancias inorgánicas (en ruso) (Moscú, Leningrado "State Scientific Technical Publishing of Chemical Literature" ed.). pag. 416.
  9. ^ ab Wells, AF Química inorgánica estructural , Oxford Press, Oxford , Reino Unido , 1984.
  10. ^ B. Morosin "Un estudio de difracción de rayos X sobre cloruro de níquel (II) dihidrato" Acta Crystallogr. 1967. volumen 23, págs. 630-634. doi :10.1107/S0365110X67003305
  11. ^ Gill, NS y Taylor, FB (1967). Complejos tetrahalo de metales dipositivos en la primera serie de transición . Síntesis inorgánicas . vol. 9. págs. 136-142. doi :10.1002/9780470132401.ch37. ISBN 9780470132401.
  12. ^ GD Stucky; JB Folkers; TJ Kistenmacher (1967). "La estructura cristalina y molecular del tetracloroníquelato (II) de tetraetilamonio". Acta Cristalográfica . 23 (6): 1064-1070. doi :10.1107/S0365110X67004268.
  13. ^ Tien-Yau Luh, Yu-Tsai Hsieh Cloruro de níquel (II)" en Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis (LA Paquette, Ed.) 2001 J. Wiley & Sons, Nueva York. doi :10.1002/047084289X.rn012. Artículo en línea Fecha de publicación: 15 de abril de 2001.
  14. ^ Cornellà, Josep; Edwards, Jacob T.; Qin, Tian; Kawamura, Shuhei; Wang, Jie; Pan, Chung-Mao; Gianatassio, Ryan; Schmidt, Michael; Eastgate, Martín D. (24 de febrero de 2016). "Práctico acoplamiento cruzado aril-alquilo catalizado por Ni de ésteres activos redox secundarios". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 138 (7): 2174–2177. doi : 10.1021/jacs.6b00250 . PMC 4768290 . PMID  26835704. 

enlaces externos