Nikel tetrakarbonil

Nikel karbonil (nama IUPAC: tetrakarbonilnikel) adalah senyawa organonikel dengan rumus kimia Ni(CO)4. Cairan berwarna kuning pucat ini adalah karbonil nikel utama. Ini adalah zat antara dalam proses Mond untuk pemurnian nikel dan pereaksi di kimia organologam. Nikel karbonil adalah salah satu zat paling beracun yang ditemui dalam proses industri.

Struktur dan ikatan 
Pada nikel tetrakarbonil, bilangan oksidasi untuk nikel adalah nol. Rumusnya sesuai dengan aturan 18-elektron. Molekulnya adalah tetrahedral, dengan empat ligan karbonil (karbon monoksida) yang menempel pada nikel. Ligan CO, di mana C dan O dihubungkan oleh ikatan rangkap tiga, berikatan kovalen dengan atom nikel melalui atom karbon. Telah dilakukan studi difraksi elektron pada molekul ini, dan jarak Ni–C dan C–O telah dihitung masing-masing adalah 1,838(2) dan 1,141(2) angstrom.

Preparasi 
Ni(CO) pertama kali disintesis pada tahun 1890 oleh Ludwig Mond melalui reaksi langsung logam nikel dengan CO. Karya rintisan ini meramalkan adanya banyak senyawa karbonil logam lainnya, termasuk karbonil V, Cr, Mn, Fe, dan Co. Hal itu juga diterapkan oleh industri untuk pemurnian nikel pada akhir abad ke-19.

Karbon monoksida dilewatkan melalui nikel tak murni pada . Tingkat optimal terjadi pada 130 °C.

Ni(CO)4 tidak tersedia secara komersial. Ini mudah dihasilkan di laboratorium melalui karbonilasi bis(siklooktadiena)nikel(0) yang tersedia secara komersial.

Reaksi

Dekarbonilasi termal 
Pada pemanasan sedang, Ni(CO)4 terdekomposisi menjadi karbon monoksida dan logam nikel. Dikombinasikan dengan mudahnya pembentukan dari CO dan nikel tak murni sekalipun, dekomposisi ini menjadi dasar proses Mond untuk pemurnian nikel. Dekomposisi termal dimulai mendekati 180 °C dan meningkat pada suhu yang lebih tinggi.

Reaksi dengan nukleofil dan reduktor 
Seperti karbonil logam valensi rendah lainnya, Ni(CO)4 rentan diserang oleh nukleofil. Serangan dapat terjadi di pusat nikel (atau pada CO), mengakibatkan perpindahan ligan CO. Jadi, ligan donor seperti trifenilfosfin bereaksi membentuk  dan . Bipiridin dan ligan terkait juga berperilaku sama. Monosubstitusi nikel tetrakarbonil dengan ligan lainnya dapat digunakan untuk menentukan parameter elektronik Tolman, ukuran kemampuan ligan yang diberikan untuk menyumbangkan atau menarik elektron.

Perlakuan dengan hidroksida menghasilkan kluster seperti  dan . Senyawa ini juga bisa diperoleh melalui reduksi nikel karbonil.

Dengan demikian, perlakuan  dengan nukleofil karbon (Nu) menghasilkan derivat asil seperti .

Reaksi dengan elektrofil dan oksidator 
Karbonil nikel bisa dioksidasi. Klorin mengoksidasi nikel karbonil menjadi NiCl, melepaskan gas CO. Halogen lainnya berperilaku serupa. Reaksi ini memberikan metode yang mudah untuk menghancurkan bagian yang tidak diinginkan dari senyawa beracun.

Reaksi Ni(CO) dengan alkil dan aril halida sering menghasilkan produk organik terkarbonilasi. Halida vinilik, seperti PhCH=CHBr, dikonversi menjadi ester tak jenuh pada perlakuan dengan Ni(CO) yang diikuti dengan natrium methoksida. Reaksi semacam itu juga mungkin berlangsung melalui adisi oksidatif. Halida alilik menghasilkan senyawa π-alilnikel, seperti (allyl):
2 Ni(CO)  +  2 ClCHCH=CH   →   (μ−Cl)(η−  +  8 CO

Toksikologi dan pertimbangan keselamatan 
Bahaya Ni(CO) jauh lebih besar daripada yang tersirat dari kandungan CO-nya, yang mencerminkan efek nikel jika dilepaskan di tubuh. Nikel karbonil bisa berakibat fatal jika diserap melalui kulit, terlebih jika terhirup karena volatilitasnya yang tinggi. Dosis LDnya untuk paparan 30 menit diperkirakan pada 3 ppm, dan konsentrasi fatal pada manusia adalah 30 ppm. Beberapa subjek yang terpapar uap sampai 5 ppm menggambarkan baunya sebagai apek atau jelaga, namun karena senyawa ini sangat beracun, baunya tidak memberikan peringatan yang memadai terhadap paparan yang berpotensi fatal.

Uap Ni(CO)4 dapat mengalami swasulut. Uap terdekomposisi dengan cepat di udara, dengan waktu paruh sekitar 40 detik.

Keracunan nikel karbonil ditandai dengan sakit dua tahap. Pertama ditandai dari sakit kepala dan nyeri dada yang berlangsung beberapa jam, biasanya diikuti dengan remisi singkat. Fase kedua adalah pneumonitis kimia yang dimulai biasanya setelah 16 jam dengan gejala batuk, sesak napas dan kelelahan ekstrem. Ini mencapai tingkat keparahan tertinggi setelah empat hari, kemungkinan mengakibatkan kematian akibat kardiorespirasi atau gagal ginjal. Konvalesensi sering kali sangat berlarut-larut, sering dipersulit oleh kelelahan, depresi dan dispnea saat beraktivitas. Kerusakan saluran pernafasan permanen adalah tidak biasa. Karsinogenisitas Ni(CO)4 masih diperdebatkan.

Ini diklasifikasikan sebagai bahan yang sangat berbahaya di Amerika Serikat sebagaimana didefinisikan dalam Section 302 dari Emergency Planning and Community Right-to-Know Act AS (42 USC 11002), dan tunduk pada persyaratan pelaporan yang ketat untul fasilitas yang memproduksi, menyimpan, atau menggunakannya dalam jumlah yang signifikan.

Referensi

Bacaan lebih lanjut

Pranala luar 
 International Chemical Safety Card 0064
 National Pollutant Inventory – Nickel carbonyl fact sheet 
 NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards
 IARC Monograph "Nickel and Nickel compounds"

Senyawa organonikel
Kompleks karbonil
IARC Group 1 karsinogen