Enlace carbono-flúor
El enlace carbono-flúor es un enlace covalente polar entre el carbono y el flúor que es un componente de todos los compuestos organofluorados . Es uno de los enlaces sencillos más fuertes de la química —detrás del enlace sencillo BF, el enlace sencillo Si-F y el enlace sencillo HF, y relativamente corto— debido a su carácter iónico parcial . El enlace también se fortalece y se acorta a medida que se agregan más flúor al mismo carbono en un compuesto químico . Como tales, los fluoroalcanos como el tetrafluorometano ( tetrafluoruro de carbono) son algunos de los compuestos orgánicos menos reactivos .
La alta electronegatividad del flúor (4.0 para el flúor frente a 2.5 para el carbono) le da al enlace carbono-flúor una polaridad / momento dipolar significativo . La densidad de electrones se concentra alrededor del flúor, dejando al carbono relativamente pobre en electrones. Esto introduce carácter iónico al enlace a través de cargas parciales (C δ + —F δ− ). Las cargas parciales en el flúor y el carbono son atractivas, lo que contribuye a la inusual fuerza de enlace del enlace carbono-flúor. El enlace está etiquetado como "el más fuerte en química orgánica", [1] porque el flúor forma el enlace sencillo más fuerte con el carbono. Los enlaces carbono-flúor pueden tener una energía de disociación de enlaces(BDE) de hasta 130 kcal / mol. [2] El BDE (fuerza del enlace) de CF es más alto que otros enlaces carbono- halógeno y carbono- hidrógeno . Por ejemplo, los BDE del enlace CX dentro de una molécula de CH 3 -X son 115, 104,9, 83,7, 72,1 y 57,6 kcal / mol para X = flúor, hidrógeno , cloro , bromo y yodo , respectivamente. [3]
La longitud del enlace carbono-flúor suele ser de aproximadamente 1,35 ångström (1,39 Å en fluorometano ). [1] Es más corto que cualquier otro enlace carbono-halógeno, y más corto que los enlaces simples carbono- nitrógeno y carbono- oxígeno , a pesar de que el flúor tiene una masa atómica más grande.. La corta longitud del enlace también se puede atribuir al carácter iónico / atracciones electrostáticas entre las cargas parciales del carbono y el flúor. La longitud del enlace carbono-flúor varía en varias centésimas de ångstrom dependiendo de la hibridación del átomo de carbono y la presencia de otros sustituyentes en el carbono o incluso en átomos más alejados. Estas fluctuaciones se pueden utilizar como indicación de cambios sutiles de hibridación e interacciones estereoelectrónicas . La siguiente tabla muestra cómo varía la longitud de enlace promedio en diferentes entornos de enlace (los átomos de carbono están hibridizados en sp 3 a menos que se indique lo contrario para sp 2 o carbono aromático).
La variabilidad en las longitudes de los enlaces y el acortamiento de los enlaces a flúor debido a su carácter iónico parcial también se observan para enlaces entre flúor y otros elementos, y han sido una fuente de dificultades con la selección de un valor apropiado para el radio covalente del flúor . Linus Pauling sugirió originalmente 64 pm , pero ese valor finalmente fue reemplazado por 72 pm, que es la mitad de la longitud del enlace flúor-flúor. Sin embargo, 72 pm es demasiado largo para ser representativo de las longitudes de los enlaces entre el flúor y otros elementos, por lo que otros autores han sugerido valores entre 54 pm y 60 pm. [5] [6] [7] [8]
Con un número creciente de átomos de flúor en el mismo carbono ( geminal ), los otros enlaces se vuelven más fuertes y más cortos. Esto se puede ver en los cambios en la longitud y la fuerza de la unión (BDE) para la serie de fluorometano, como se muestra en la tabla siguiente; además, las cargas parciales ( q C y q F ) de los átomos cambian dentro de la serie. [2] La carga parcial del carbono se vuelve más positiva a medida que se agregan flúor, lo que aumenta las interacciones electrostáticas y el carácter iónico entre los flúor y el carbono.
