Cianato de sodio

Cianato de sodio (Cianato de sodio) — compuesto binario inorgánico, sal sódica del ácido ciánico con la fórmula NaNCO. No volátil, inodoro. Se presenta como cristales incoloros de simetría trigonal con una densidad de 1,893 g/cm³. La temperatura de fusión del cianato de sodio es de 550 °C, por encima de 700 °C se descompone. Es bien soluble en agua — 11,6 g/100g a 25 °C.

El cianato de sodio se utiliza frecuentemente en síntesis orgánica.

Obtención

El cianato de sodio se puede sintetizar de varias maneras, una de ellas consiste en la fusión de carbamida (urea) con carbonato de sodio. Este método es el más sencillo y económico, por lo que nos centraremos en él.

Aproximadamente a 140 °C la urea se descompone en ácido ciánico y amoníaco:

$$ ext{(NH}_2 ext{)}_2 ext{CO}
ightarrow ext{HNCO} + ext{NH}_3 $$

Posteriormente, el ácido ciánico reacciona con la parte restante de la urea, formando biuret:

$$ ext{HNCO} + ext{(NH}_2 ext{)}_2 ext{CO}
ightarrow ext{(NH}_2 ext{)}_2 ext{CO}_2 $$

Al fundir urea con Na₂CO₃, se forma NaNCO, CO₂, NH₃ y H₂O:

$$ ext{(NH}_2 ext{)}_2 ext{CO} + ext{Na}_2 ext{CO}_3
ightarrow ext{NaNCO} + ext{CO}_2 + ext{NH}_3 + ext{H}_2 ext{O} $$

Dado que el cianato de sodio se hidroliza en presencia de H₂O, que se forma durante la reacción, se debe añadir una cantidad excesiva de urea, mientras que el ácido ciánico, que se forma durante la descomposición de la urea, reacciona con el agua, produciendo CO₂ y NH₃.

$$ ext{HNCO} + ext{H}_2 ext{O}
ightarrow ext{CO}_2 + ext{NH}_3 $$

Por lo tanto, si queremos eliminar el agua de los productos de la reacción y así aumentar el rendimiento del cianato final, el cálculo de la proporción debe realizarse según la siguiente ecuación:

$$ ext{NaNCO} + ext{H}_2 ext{O}
ightarrow ext{NaNCO} $$

En esto se basa uno de los métodos de síntesis del cianato de sodio, mediante la fusión de urea con carbonato de sodio. Es posible otro mecanismo de síntesis, que conduce a la misma ecuación final: pirólisis de la urea con formación de ácido cianúrico y amoníaco, inversión del ácido cianúrico en su isómero – el trímero del ácido ciánico con posterior despolimerización, y luego la interacción del ácido ciánico con el carbonato de sodio.

Propiedades físicas

El cianato de sodio es moderadamente soluble en agua (10,4 % en masa a 25 °C), poco soluble en etanol (0,5 % a 78,4 °C), benceno y amoníaco líquido, insoluble en éter dietílico.

Propiedades químicas

En presencia de hierro o níquel a 500-600 °C se descompone parcialmente en cianuro de sodio, carbonato de sodio, monóxido de carbono y nitrógeno molecular:

4NaNCO → 2 NaCN + Na₂CO₃ + CO + N₂

Al igual que todos los cianatos de metales alcalinos (y amonio), el cianato de sodio en aire húmedo y en soluciones acuosas se hidroliza gradualmente a carbonato de sodio, dióxido de carbono y amoníaco:

2 NaNCO + 3H₂O → Na₂CO₃ + CO₂ + 2NH₃

Al reaccionar el cianato de sodio con soluciones de ácidos fuertes, se descompone, por ejemplo:

NaNCO + 2 HCl + H₂O → NaCl + NH₄Cl + CO₂

Se reduce con monóxido de carbono a cianuro de sodio:

NaNCO + CO → NaCN + CO₂

y con carbono:

3 NaNCO + 2 C → 3 NaCN + CO + CO₂

Con ácidos minerales forma ácido ciánico HNCO y su trímero — ácido cianúrico (HNCO)₃.

Aplicación

Principalmente, el cianato de sodio se utiliza en síntesis orgánica. A partir de él se sintetizan isocianatos orgánicos.

Toxicología

Los cianatos son mucho menos tóxicos que los cianuros, lo que se utiliza para la desgasificación de estos últimos. Así, por ejemplo, para los humanos la dosis letal de NaNCO es de aproximadamente 13 g, y el VLA en el aire de la zona de trabajo es de 0.7 mg/m³.