Fluoruro di vinilidene
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Il fluoruro di vinilidene,[1][2] nome sistematico 1,1-difluoroetene (commercialmente noto come VDF), è una fluoroolefina (un alchene fluorurato) dalla formula F2C=CH2. È un importante monomero per polimeri fluorurati, il polivinilidenfluoruro, specificamente, ma è anche comonomero per diversi altri copolimeri.
L'1,1-difluoroetene è un isomero strutturale del fluoruro di vinilene FCH=CHF (1,2-difluoroetene), esistente negli isomeri geometrici cis e trans ( Z e E).
Proprietà e struttura molecolare
A temperatura ambiente è un gas incolore con una temperatura critica appena superiore (30,1 °C) e una densità di circa 2,22 volte quella dell'aria; ha un lieve odore etereo ed è facilmente infiammabile nell'intervallo di concentrazioni tra 5,5 a 21%.[3] È instabile ad alte temperature e in aria forma facilmente miscele esplosive.[4]
La molecola è planare con simmetria molecolare C2v;[5] entrambi gli atomi di carbonio sono ibridati sp2, con angoli di legame prossimi a 120°, ma uno è allo stato di ossidazione +2 e l'altro è allo stato -2. In conseguenza di questo e della presenza dei due atomi di fluoro dalla stessa parte, la molecola ha una certa polarità: il suo momento dipolare è ragguardevole, pari a 1,37 D,[6] sebbene questo sia poco più della metà di quello del suo isomero cis-1,2-difluoroetilene (2,42 D[7]). Nonostante questa sua discreta polarità, l'1,1-difluoroetene è poco solubile in acqua, ma è discretamente solubile in alcool e etere.[3]
Da indagini di spettroscopia rotazionale nella regione delle microonde (8-36 GHz) sono stati ricavati i dati salienti della struttura molecolare. Dall'analisi dei dati le lunghezze di legame e gli angoli risultano come segue:[8]
r(C=C) = 131,5 pm; r(C–H) = 107,9 pm; r(C–F) = 132,3 pm
∠(FCF) = 109,1°; ∠(HCC) = 121,8°
Si può notare come il legame C=C sia significativamente più corto del normale (134 pm[9]) e così anche il legame C–F (135 pm[9]). Inoltre, l'angolo FCF è qui decisamente più stretto di quello previsto per l'ibridazione sp2 del carbonio (120°), a differenza di quello HCH, che ne è appena maggiore. Il valore anomalo dell'angolo FCF può essere razionalizzato qualitativamente in base alla regola di Bent,[10][11] la quale prevede una reibridazione del carbonio, con un minor carattere s negli orbitali ibridi con cui il C si lega ad atomi più elettronegativi (qui F); un minor carattere s nei due legami C–F comporta un angolo di legame più piccolo,[12][13] come qui accade e questo è poi accentuato per il fatto che su quel carbonio sono legati due atomi fortemente elettronegativi, invece di uno solo come nel caso dell'altro isomero in cui l'angolo analogo (FCH) è un po' più ampio (113,9° > 109,1°), vide infra.
Inoltre, si somma a questo anche il restringimento dell'angolo FCF dovuto alla presenza del doppio legame che, in base alla teoria VSEPR, occupa più spazio angolare dei legami semplici, comprimendo l'angolo tra questi ultimi.[14]
Per confronto, questi sono i corrispondenti parametri strutturali per l'isomero cis-1,2-difluoroetilene:[8]
r(C=C) = 132,4 pm; r(C–H) = 108,9 pm; r(C–F) = 133,5 pm
∠(FCC) = 122,1°; ∠(HCC) = 124,0°
Questo implica che: ∠(FCH) = 360° - (122,1° + 124°) = 113,9°.
Il legame C=C è qui un po' più vicino al valore normale, come pure i legami C–F. Il fatto che l'angolo FCH sia significativamente minore di 120° è anche qui dovuto, come sopra, alla presenza del doppio legame che occupa più spazio angolare.
Produzione
Si ottiene dalla reazione di β-eliminazione (E2) di acido cloridrico da 1,1-difluoro-1-cloro-etano per l'azione di una base forte:
Applicazioni
Il fluoruro di vinilidene viene usato come monomero per la produzione dell'omopolimero polivinilidenfluoruro oppure come copolimero insieme al trifluoroetilene o al tetrafluoroetilene, rispettivamente, per la sintesi del poli(VDF-trifluoroetilene) e poli(VDF-TFE).
Note
- ↑ Nella vecchia nomenclatura il vinilidene è il gruppo funzionale bivalente H2C=C< (detto anche vinilene asimmetrico), mentre il vinilene, anch'esso bivalente, è –CH=CH– (detto anche vinilene simmetrico).
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- ↑ 3,0 3,1 Template:Cita web
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- ↑ 8,0 8,1 Template:Cita pubblicazione
- ↑ 9,0 9,1 Template:Cita libro
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Voci correlate
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