Fosgen

Fosgen (nazývaný též dichlorid karbonylu, chlorid karbonylu, karbonyldichlorid, karbonylchlorid, oxychlorid uhličitý, chlorid kyseliny chlormethanové nebo dichlorid kyseliny uhličité) je prudce jedovatý, dusivý bezbarvý plyn, mnohem nebezpečnější než chlor. Když je velmi silně zředěn, zapáchá jako shnilé brambory.

Fosgen
Obecné
Systematický název	karbonylchlorid dichlorid karbonylu
Triviální název	fosgen
Ostatní názvy	oxychlorid uhličitý chlorid kyseliny chlormethanové dichlorid kyseliny uhličité
Anglický název	Carbonyl chloride, Phosgene
Německý název	Carbonylchlorid, Phosgen
Funkční vzorec	COCl2
Sumární vzorec	CCl2O
Vzhled	bezbarvý plyn
Identifikace
Registrační číslo CAS	75-44-5
EC-no (EINECS/ELINCS/NLP)	200-870-3
Indexové číslo	006-002-00-8
SMILES	O=C(Cl)Cl
Číslo RTECS	SY5600000
Vlastnosti
Molární hmotnost	98,916 g/mol
Teplota tání	−127,76 °C (155 K)
Teplota varu	8,3 °C (281 K)
Hustota	1,4 g/cm3 (8,3 °C/kapalina) 0,004 g/cm3 (25 °C, plyn)
Kritická teplota Tk	182 °C
Kritický tlak pk	5,67 MPa
Rozpustnost ve vodě	hydrolýza (vzniká HCl a CO2)
Rozpustnost v nepolárních rozpouštědlech	dobře rozpustný
Tlak páry	161,6 kPa (20 °C)
Měrná magnetická susceptibilita	−6,08×10−6 cm3g−1
Struktura
Krystalová struktura	čtverečná (pevná látka)
Hrana krystalové mřížky	a=1 582 pm, c=572 pm
Tvar molekuly	Planární
Dipólový moment	3,9×10−30 Cm
Termodynamické vlastnosti
Standardní slučovací entalpie ΔHf°	−219,26 kJ/mol
Standardní slučovací Gibbsova energie ΔGf°	−206,08 kJ/mol
Bezpečnost
GHS05 GHS06 [1] Nebezpečí[1]
H-věty	H330 H314
R-věty	R26, R34
S-věty	S9, S26, S36/37/39, S45
NFPA 704	0 4 1
Teplota vznícení	Není vznítitelný
Není-li uvedeno jinak, jsou použity jednotky SI a STP (25 °C, 100 kPa). Některá data mohou pocházet z datové položky.

Příprava

Vzniká slučováním oxidu uhelnatého s chlorem za teploty od 130 °C do 150 °C za přítomnosti katalyzátoru, kterým je v této reakci aktivní uhlí nebo houbovitá platina

CO + Cl₂ → COCl₂,

případně pomaleji působením světla, zejména ultrafialového, na uvedenou směs plynů.

Může vznikat také fotochemickým rozkladem chlorovaných uhlovodíků, např. dichlormethanu nebo tetrachlormethanu. Vzniká i při tepelném rozkladu těchto látek.^[2]

Chemické reakce

Působením vody se za normální teploty zvolna, za zvýšené teploty rychleji, hydrolyzuje za vzniku kyseliny chlorovodíkové a kyseliny uhličité resp. oxidu uhličitého

COCl₂ + 2 H₂O → H₂CO₃ + 2 HCl,

COCl₂ + H₂O → CO₂ + 2 HCl.

Působením některých kovů v práškové podobě, např. zinku nebo cínu se rozkládá na chlorid příslušného kovu a oxid uhelnatý

COCl₂ + Zn → ZnCl₂ + CO.

S organickými alkoholy reaguje za vzniku esterů kyseliny uhličité, např. reakcí s ethanolem

COCl₂ + 2 C₂H₅OH → (C₂H₅O)₂CO + 2 HCl

vzniká diethylester kyseliny uhličité a chlorovodík.

Reakcí s alkeny (olefiny) vznikají chloridy chlorovaných karboxylových kyselin, např. adicí fosgenu na ethen (ethylen)

COCl₂ + H₂C=CH₂ → Cl–CH₂–CH₂–COCl

vzniká chlorid kyseliny 3-chlorpropanové.

Použití

Vysoká reaktivita fosgenu, který snadno uvolňuje aktivní (atomární) chlor, se využívá v organické syntéze k přípravě chlorovaných derivátů, případně k vnášení karbonylové skupiny –CO– do organických sloučenin.

Za první světové války byl použit jako bojový plyn.

Jedovatost

Americký druhoválečný identifikační plakát fosgenu

Hlavním cílovým orgánem jsou plíce. Fosgen dráždí kůži a zejména oči. Není známo, že by docházelo k systémové absorpci, při kontaktu s tkání probíhá ihned hydrolýza.^[2]

Proces hydrolýzy je hlavní příčinou jedovatého účinku na lidský organizmus; ve styku s vlhkostí sliznic se podle uvedených rovnic rozkládá (případně může být rozkladným produktem také chlor). Rozkladné produkty reagují s volnými aminoskupinami –NH₂, hydroxylovými skupinami –OH nebo sulfhydrylovými skupinami –SH v molekulách bílkovin v buněčných membránách. Oba efekty vedou k porušení membrán oddělujících v plicích vzduch od krve a v konečném důsledku ke vzniku plicního edému, který bývá příčinou smrti.^[2]

Koncentrace 500 až 800 ppm je smrtelná (LD₅₀) při expozici po dobu 1 minuty. Koncentrace 200 ppm může procházet přes bariéru vzduch-krev a způsobovat srážení krve. Koncentrace nad 50 ppm se považují za téměř jistě smrtelné. Při koncentracích 2–5 ppm se projeví příznaky otravy, dlouhé expozice mohou být životu nebezpečné. Koncentrace 0,5 ppm po dobu 2 hodin vyvolává u potkanů zřetelné změny v plicní tkáni.^[2]

Po expozici může být bezpříznakové období trvající 30 minut až 24 hodin. Pokud otrávený přežije 2–3 dny, je další prognóza dobrá. Zotavení po otravě bývá dlouhé, plná funkce plic se obnovuje řadu týdnů, úplné vyléčení trvá i několik let. Některé příznaky (kašel, dechová nedostatečnost) mohou i poté přetrvávat. Otrava fosgenem může zhoršit průběh pozdějšího onemocnění chřipkou.^[2]

Historie

Fosgen poprvé připravil v roce 1812 anglický chemik John Davy. V roce 1917 v průběhu první světové války použila německá armáda v bitvě u Verdunu granáty plněné kapalným fosgenem. Přestože v období před druhou světovou válkou všechny mocnosti vyrobily značné zásoby dělostřelecké munice a leteckých bomb plněných fosgenem, nebyl v průběhu války fosgen již bojově použit. Dnes je považován jako bojový prostředek za zastaralý a byl nahrazen modernějšími bojovými látkami. Vzhledem k jeho snadné dostupnosti (je vyráběn jako surovina pro chemický průmysl) není však vyloučeno jeho zneužití.

Původ jména

Jméno fosgen je odvozeno od řeckých slov fós, φώσ (světlo) a gennaó, γεννάω (tvořím), podle způsobu jeho přípravy ze směsi oxidu uhelnatého a chloru působením světla.