1,2-difluoroetilene
L'1,2-difluoroetilene, o anche 1,2-difluoroetene (nome sistematico) e, in letteratura chimica meno recente, anche fluoruro di vinilene,[1][2] è il nome cumulativo di due composti organo-fluoro isomeri, aventi formula CHF=CHF, che si differenziano per le posizioni relative degli atomi di idrogeno e fluoro su un C rispetto a quelli sull'altro C, dando così luogo a due isomeri geometrici: il cis-1,2-difluoroetilene e il trans-1,2-difluoroetilene. Entrambi sono a loro volta isomeri posizionali dell'1,1-difluoroetene (fluoruro di vinilidene) CH2=CF2.
| 1,2-difluoroetilene | |
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| Nome IUPAC | |
| 1,2-difluoroetene | |
| Nomi alternativi | |
| 1,2-difluoroetilene sim-difluoroetilene etene, 1,2-difluoro-,(Z)- cis-difluoroetene trans-difluoroetene | |
| Caratteristiche generali | |
| Formula bruta o molecolare | C2H2F2 |
| Massa molecolare (u) | 64,03 |
| Aspetto | vapore (in STP) |
| Numero CAS | (Z) |
| PubChem | 5462921 |
| SMILES | C(=C/F)/F (Z) |
| Proprietà chimico-fisiche | |
| Temperatura di fusione | -101 °C (Z) -88,2 °C (E) |
| Temperatura di ebollizione | -26,0 °C (Z) -53,1 °C (E) |
| Indicazioni di sicurezza | |
Proprietà modifica
A temperatura ambiente sono entrambi gassosi, poco solubili in acqua, molto facilmente infiammabili, sono polimerizzabili e sono considerati composti pericolosi perché tossici se inalati e irritanti a contatto con la pelle e le mucose.[3]
Le loro molecole sono planari con i carboni ibridati sp2, ciascuno dei quali forma 2 legami semplici (σ) e un legame doppio (σ+π); in esse la presenza del legame π non permette la libera rotazione attorno al legame C-C, e questo fa sì che esistano due isomeri geometrici.[4]
Nell'isomero trans gli angoli diedri HCCH e FCCF sono di 180°, la simmetria della molecola è C2h[5] e il momento dipolare (μ) è ovviamente nullo,[6] la molecola è apolare; nell'isomero cis, simmetria molecolare C2v,[5] i vettori dei momenti di dipolo elettrico dei legami H-C e C-F si sommano per dare un momento complessivo notevole, μ = 2,42 D[7] (per l'acqua μ = 1,86 D), la molecola è quindi decisamente polare.
Una conseguenza immediata è che tra le molecole dell'isomero cis sono presenti le forze intermolecolari dipolo-dipolo e nell'isomero trans queste sono mancanti; questo, a sua volta, si traduce nell'abbassamento della volatilità dell'isomero polare e quindi in aumento del suo punto di ebollizione: Teb (cis-1,2-difluoroetilene) = -26,0 °C e Teb (trans-1,2-difluoroetilene) = -53,1 °C.[8]
Stabilità relativa degli isomeri modifica
Nella maggior parte dei casi, nei composti che presentano l'isomeria cis-trans è l'isomero trans (E) ad essere il più stabile dei due; tuttavia, per l'1,2-difluoroetilene la situazione è opposta, con l'isomero cis (Z) più stabile di quello trans per 1,08 kcal/mol e questa caratteristica si estende ad alcune altre molecole simili, come l'1,2-dicloroetilene, l'1,2-dibromoetilene (isoelettronici di valenza) ed anche al caso del difluoruro di diazoto[9] N2F2 (isoelettronico).[10]
Struttura molecolare modifica
La struttura molecolare del cis-1,2-difluoroetene è stata indagata con la spettroscopia rotazionale nella regione delle microonde (17-36 GHz).[11] Dall'analisi dei dati le lunghezze di legame e gli angoli risultano come segue:[12]
r(C=C) = 132,4 pm; r(C–H) = 108,9 pm; r(C–F) = 133,5 pm
∠(FCC) = 122,1°; ∠(HCC) = 124,0°
Le distanze tra gli atomi di fluoro (F…F) sono di 274,28 pm,[13] che è un valore minore della distanza attesa per interazioni di non legame tra due atomi fluoro, cioè 2 rvdW ≈ 300-320 pm;[14]
La struttura molecolare del trans-1,2-difluoroetene è stata indagata con la spettroscopia infrarossa ad alta risoluzione. Dall'analisi dei dati le lunghezze di legame e gli angoli risultano come segue:[15]
r(C=C) = 131,6 pm; r(C–H) = 108,0 pm; r(C–F) = 135,2 pm
∠(FCC) = 119,2°; ∠(HCC) = 126,3°
Le principali differenze sugli angoli con la struttura dell'isomero cis consistono nell'angolo FCC che è di ~2,9° più piccolo e in quello HCC che è di ~2,3° più grande. Questo si correla con una repulsione F…F maggiore nell'isomero cis, nonostante l'isomero cis sia il più stabile dei due. Inoltre, si può notare che il legame C–F è circa 1,5 pm più lungo.[15]
Note modifica
- ^ W. S. Durrell, G. Westmoreland e M. G. Moshonas, Poly(vinylene fluoride), synthesis and properties, in Journal of Polymer Science Part A: General Papers, vol. 3, n. 8, 1965-08, pp. 2975–2982, DOI:10.1002/pol.1965.100030824. URL consultato il 21 luglio 2022.
- ^ vinilene: definizioni, etimologia e citazioni nel Vocabolario Treccani, su www.treccani.it. URL consultato il 13 marzo 2023.
- ^ 1,1-DIFLUOROETHYLENE | CAMEO Chemicals | NOAA, su cameochemicals.noaa.gov. URL consultato il 21 luglio 2022.
- ^ J. B. Hendrickson, D. J. Cram e G. S. Hammond, CHIMICA ORGANICA, traduzione di A. Fava, 2ª ed., Piccin, 1973, pp. 179-184.
- ^ a b CCCBDB list all species by point group, su cccbdb.nist.gov. URL consultato il 21 luglio 2022.
- ^ J. E. Huheey, E. A. Keiter e R. L. Keiter, Chimica Inorganica, Principi, Strutture, Reattività, 2ª ed., Piccin, 1999, pp. 63-64, ISBN 88-299-1470-3.
- ^ cis-1,2-difluoroethene, su www.stenutz.eu. URL consultato il 21 luglio 2022.
- ^ (EN) Norman C. Craig e Eric A. Entemann, Thermodynamics of cis-trans Isomerizations. The 1,2-Difluoroethylenes, in Journal of the American Chemical Society, vol. 83, n. 14, Luglio 1961, pp. 3047–3050, DOI:10.1021/ja01475a019.
- ^ (EN) Norman C. Craig, Lawrence G. Piper e Vicki L. Wheeler, Thermodynamics of cis-trans isomerizations. II. 1-Chloro-2-fluoroethylenes, 1,2-difluorocyclopropanes, and related molecules, in The Journal of Physical Chemistry, vol. 75, n. 10, 1971-05, pp. 1453–1460, DOI:10.1021/j100680a015. URL consultato il 21 luglio 2022.
- ^ (EN) N. N. Greenwood e A. Earnshaw, Chemistry of the Elements, 2ª ed., Butterworth-Heinemann, 1997, p. 440, ISBN 0-7506-3365-4.
- ^ Victor W. Laurie, Microwave Spectrum of cis‐Difluoroethylene. Structures and Dipole Moments of Fluoroethylenes, in The Journal of Chemical Physics, vol. 34, n. 1, 1º gennaio 1961, pp. 291–294, DOI:10.1063/1.1731582. URL consultato il 21 luglio 2022.
- ^ Victor W. Laurie e Dallas T. Pence, Microwave Spectra and Structures of Difluoroethylenes, in The Journal of Chemical Physics, vol. 38, n. 11, 1º giugno 1963, pp. 2693–2697, DOI:10.1063/1.1733575. URL consultato il 21 luglio 2022.
- ^ CCCBDB Experimental Data page 1, su cccbdb.nist.gov. URL consultato il 13 marzo 2023.
- ^ J. E. Huheey, E. A. Keiter e R. L. Keiter, Chemical Forces, in Chimica Inorganica, Principi, Strutture, Reattività, 2ª ed., Piccin, 1999, p. 300, ISBN 88-299-1470-3.
- ^ a b (EN) Norman C. Craig, Oliver P. Abiog e Baonian Hu, Complete Structure of trans -1,2-Difluoroethylene from the Analysis of High-Resolution Infrared Spectra, in The Journal of Physical Chemistry, vol. 100, n. 13, 1º gennaio 1996, pp. 5310–5317, DOI:10.1021/jp953310q. URL consultato il 21 luglio 2022.
