| Fluoruro di vinilidene | |
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| Nome IUPAC | |
| 1,1-difluoroetene | |
| Abbreviazioni | |
| VDF, Freon 1132a, R-1132a | |
| Nomi alternativi | |
| fluoruro di vinilidene 1,1-difluoroetilene | |
| Caratteristiche generali | |
| Formula bruta o molecolare | C2H2F2 |
| Massa molecolare (u) | 64,0341 |
| Aspetto | gas incolore lieve odore etereo |
| Numero CAS | |
| Numero EINECS | 200-867-7 |
| PubChem | 6369 |
| SMILES | C=C(F)F |
| Proprietà chimico-fisiche | |
| Densità (g/cm3, in c.s.) | 1,122 g/mL (liquido, -84 °C) |
| Indice di rifrazione | 1,42 |
| Solubilità in acqua | 0,254 g/L |
| Temperatura di fusione | -144 °C (129 K) |
| Temperatura di ebollizione | -84 °C (189 K) |
| Indicazioni di sicurezza | |
| Simboli di rischio chimico | |
 
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| pericolo | |
| Frasi H | 220 - 280 |
| Consigli P | 210 - 410+403 [1] |
Il fluoruro di vinilidene,[2][3] 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
[modifica | modifica wikitesto]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%.[4] È instabile ad alte temperature e in aria forma facilmente miscele esplosive.[5]
La molecola è planare con simmetria molecolare C2v;[6] 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,[7] sebbene questo sia poco più della metà di quello del suo isomero cis-1,2-difluoroetilene (2,42 D[8]). Nonostante questa sua discreta polarità, l'1,1-difluoroetene è poco solubile in acqua, ma è discretamente solubile in alcool e etere.[4]
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:[9]
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[10]) e così anche il legame C–F (135 pm[10]). 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,[11][12] 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,[13][14] 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.[15]
Per confronto, questi sono i corrispondenti parametri strutturali per l'isomero cis-1,2-difluoroetilene:[9]
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
[modifica | modifica wikitesto]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
[modifica | modifica wikitesto]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
[modifica | modifica wikitesto]- ^ Sigma Aldrich; rev. del 23.12.2011
- ^ 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).
- ^ vinilidène in Vocabolario - Treccani, su www.treccani.it. URL consultato il 13 marzo 2023.
- ^ a b (EN) PubChem, Vinylidene fluoride, su pubchem.ncbi.nlm.nih.gov. URL consultato il 13 luglio 2022.
- ^ (EN) Whitney H. Mears, Richard F. Stahl e S. Robert Orfeo, Thermodynamic Properties of Halogenated Ethanes and Ethylenes, in Industrial & Engineering Chemistry, vol. 47, n. 7, 1955-07, pp. 1449–1454, DOI:10.1021/ie50547a052. URL consultato il 13 luglio 2022.
- ^ CCCBDB list all species by point group, su cccbdb.nist.gov. URL consultato il 13 luglio 2022.
- ^ 1,1-difluoroethene, su www.stenutz.eu. URL consultato il 13 luglio 2022.
- ^ cis-1,2-difluoroethene, su www.stenutz.eu. URL consultato il 21 luglio 2022.
- ^ a b 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 22 luglio 2022.
- ^ a b J. E. Huheey, E. A. Keiter e R. L. Keiter, Chimica Inorganica, Principi, Strutture, Reattività, Piccin, 1999, pp. A-25 - A-33, ISBN 88-299-1470-3.
- ^ J. E. Huheey, E. A. Keiter e R. L. Keiter, Chimica Inorganica, Principi, Strutture, Reattività, 2ª ed., Piccin, 1999, pp. 231-236, ISBN 88-299-1470-3.
- ^ A. F. Holleman, E. Wiberg e N. Wiberg, Anorganische Chemie, 103ª ed., De Gruyter, 2016, pp. 398-399, ISBN 978-3-11-026932-1.
- ^ (EN) Peter Kollman, Intramolecular nonbonded attractions in molecules, in Journal of the American Chemical Society, vol. 96, n. 14, 1974-07, pp. 4363–4369, DOI:10.1021/ja00821a003. URL consultato il 22 luglio 2022.
- ^ Kenneth B. Wiberg, Christopher M. Hadad e Curt M. Breneman, The Response of Electrons to Structural Changes, in Science, vol. 252, n. 5010, 1991, pp. 1266–1272. URL consultato il 22 luglio 2022.
- ^ J. E. Huheey, E. A. Keiter e R. L. Keiter, 6 - La struttura e la reattività delle molecole, in Chimica Inorganica, Seconda edizione italiana, sulla quarta edizione inglese, Piccin Nuova Libraria, Padova, 1999, pp. 209-223, ISBN 88-299-1470-3.
Voci correlate
[modifica | modifica wikitesto]Altri progetti
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Collegamenti esterni
[modifica | modifica wikitesto]- (EN) vinylidene fluoride, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.
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