Il nichelocene è il composto metallorganico del nichel con formula [Ni(η5-C5H5)2], generalmente abbreviata come NiCp2. In condizioni normali è un solido cristallino verde scuro, paramagnetico, fortemente riducente. Deve essere conservato e maneggiato in assenza di aria perché è rapidamente ossidato dall'ossigeno. È un composto di grande interesse accademico, ma non ha applicazioni pratiche.
Struttura molecolare e configurazione elettronica
Il nichelocene è un metallocene, cioè un composto a sandwich, con uno ione metallico inserito tra due anelli ciclopentadienilici paralleli. Questa struttura conferisce stabilità, solubilità in solventi organici e volatilità (il nichelocene sublima facilmente sotto vuoto). Allo stato solido la molecola ha simmetriaD5h, con i due anelli in conformazione eclissata; la barriera di rotazione è piccola e in soluzione la conformazione è casuale.
Lo ione Ni centrale ha carica formale +2 e gli anelli sono considerati come anioni ciclopentadienilici. Il Ni(II) ha otto elettroni, e la struttura elettronica è descritta nel modo seguente. Tre coppie di elettroni occupano i tre orbitali d coinvolti nel legame Ni−Cp: dxy, dx2–y2, dz2. I due rimanenti elettroni occupano uno l'orbitale dyz e l'altro il dxz. Questi due elettroni spaiati rendono paramagnetica la molecola. In totale, ci sono 20 elettroni nello strato elettronico più esterno di NiCp2; la regola dei 18 elettroni non è rispettata e questo giustifica la relativa instabilità del nichelocene, che tende a reagire formando prodotti a 18 elettroni. Il cobaltocene CoCp2 pur avendo 19 elettroni è comunque un riducente più forte di NiCp2.
Struttura del complesso a sandwich a tre strati [Ni2(η5-C5H5)3]+
Come molti composti organometallici, NiCp2 si decompone rapidamente se esposto all'aria. Il composto va maneggiato in glove box o tramite vetreria Schlenk.
Nella maggior parte delle sue reazioni il nichelocene tende a formare prodotti a 18 elettroni sostituendo o modificando uno o entrambi gli anelli ciclopentadienile. Ad esempio:
[Ni(η5-C5H5)2] + NO → [Ni(η5-C5H5)NO] + prodotti organici
Il nichelocene può essere ossidato facilmente ottenendo la specie a 19 elettroni [Ni(η5-C5H5)2]+, di colore giallo arancio.
Facendo reagire NiCp2 con acidi di Lewis come BF3 si ottiene il composto a sandwich a tre strati [Ni2(η5-C5H5)3]+.
Il NiCp2 gassoso si decompone a contatto con superfici molto calde, rilasciando i leganti come sottoprodotti gassosi. Questa reazione è stata presa in considerazione allo scopo di preparare strati sottili di nichel.
12C.E. Housecroft e A. G. Sharpe, Inorganic chemistry, 3ªed., Harlow (England), Pearson Education Limited, 2008, ISBN978-0-13-175553-6.
↑E.O. Fischer e W. Pfab, Zur Kristallstruktur der Di-Cyclopentadienyl-Verbindungen des zweiwertigen Eisens, Kobalts und Nickels, in Z. Naturforsch. B, vol.7, 1952, pp.377–379.
