Cloruro di cianogeno: proprietà, sintesi, reazioni, usi

Il cloruro di cianogeno è una molecola lineare avente formula N≡CCl in cui è presente un triplo legame azoto-carbonio in cui quest’ultimo è ibridato sp.
È un composto inorganico che si presenta allo stato gassoso a temperatura ambiente con un odore pungente e irritante solubile in acqua, etanolo e etere etilico.

Proprietà

Il chimico francese Claude Louis Berthollet nel 1802 preparò il cloruro di cianogeno  per la prima volta. Come molti composti contenenti il gruppo cianuro è considerato uno pseudoalogeno. È una sostanza tossica, irrita gravemente gli occhi, la pelle e il tratto respiratorio e produce gravi effetti interferendo con l’utilizzo dell’ossigeno a livello cellulare.

Fu usato come arma chimica nel corso della Grande Guerra e denominato Mauguinite dai Francesi.
Il cloruro di cianogeno e la triclorammina NCl₃ sono sottoprodotti della disinfezione nelle piscine clorurate.

Sintesi

Esso è ottenuto facendo reagire cianuro di potassio con cloro secondo la reazione:
KCN + Cl₂ → NCCl + KCl

La reazione è condotta preparando una soluzione satura di cloro a 0°C e facendo gocciolare lentamente una soluzione fredda di cianuro di potassio fin quando non scompare il tipico colore giallo-verde del cloro

Reazioni

In presenza di idrossido di sodio il cloruro di cianogeno forma il cianato di sodio, cloruro di sodio e acqua:
NCCl + 2 NaOH → NaOCN + H₂O + NaCl

Il cloruro di cianogeno in ambiente acido tende a trimerizzare per dare la 2,4,6-tricloro-1,3,5-triazina nota come cloruro cianurico precursore dell’erbicida atrazina

Idrolisi

• A valori di pH neutri il cloruro di cianogeno idrolizza lentamente per dare ione cianato e ione cloruro:

NCCl + H₂O → NCO^– + 2 H⁺ + Cl^–

• In presenza di Cu²⁺ il cloruro di cianogeno idrolizza per dare acido cloridrico e acido cianico HOC≡N in equilibrio con l’acido isocianico HN=C=O:

H₂O + NCCl  → HOCN (HNCO) + HCl

• In presenza di cromo (VI) in genere sotto forma di HCrO₄^– il cloruro di cianogeno idrolizza per dare biossido di carbonio e cloruro di ammonio:

NCCl + 2 H₂O → CO₂ + NH₄Cl

Ossidazione catalitica. Il cloruro di cianogeno si ossida per dare biossido di carbonio, azoto e cloro:

2 NCCl + 2 O₂ → 2 CO₂ + N₂ + Cl₂

Clorazione alcalina

A causa dell’estrema tossicità del cianuro la sua rimozione dalle acque reflue industriali è stato uno dei primi processi di trattamento delle acque reflue industriali ad essere sviluppato e ampiamente utilizzato.

Il cianuro infatti è utilizzato come anione da associare ai metalli utilizzati nei bagni di placcatura metallica, poiché molti cianuri metallici sono solubili in acqua.

Il processo di allontanamento del cianuro avviene in due fasi.

Nella prima fase il cianuro viene convertito in cloruro di cianogeno:
CN^– + Cl₂ → NCCl + Cl^–

Nella seconda fase il cloruro di cianogeno idrolizza per dare cianato:
NCCl + H₂O → ^–OCN +  Cl^– + 2 H⁺

In presenza di un leggero eccesso di cloro a pH alcalino, il cianato viene ulteriormente idrolizzato per produrre ammoniaca secondo la reazione:

^–OCN + 3 H₂O → HCO₃^– + NH₄OH

In eccesso di cloro l’ammoniaca viene ossidata a azoto gassoso:
3 Cl₂ + 2 NH₄⁺ → N₂ + 6 Cl^– + 8 H+

• Reazione con anidride solforica

In presenza di anidride solforica il cloruro di cianogeno dà luogo alla formazione di clorosolfonile isocianato precursore di molte sostanze chimiche:
ClCN + SO₃ → ClSO₂NCO

 Usi

Il cloruro di cianogeno è utilizzato:

• nelle sintesi chimiche per l’ottenimento di composti come il tetracianometano
• come arma chimica non convenzionale
• nella raffinazione dei metalli
• nella produzione di gomma sintetica
• per la fumigazione di navi e magazzini
• nei processi di elettrodeposizione