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¿Por qué el NCl3 puede ser hidrolizado pero el CCl4 no?

Mientras explica por qué $\ce{CCl4}$ no puede ser hidrolizado, decimos que el átomo de carbono no tiene ningún orbital d y por lo tanto una molécula de agua (electrones del par solitario de $\ce{O}$ ) no puede formar un enlace de coordenadas con el carbono. Por lo tanto, $\ce{CCl4}$ no puede ser hidrolizado. En $\ce{NCl3}$ El nitrógeno tampoco tiene ningún orbital d.

¿Por qué se puede hidrolizar?

¿Es el mecanismo de hidrólisis para $\ce{CCl4}$ y $\ce{NCl3}$ ¿diferente? Si es así, ¿en qué se diferencian?

De nuevo, en algunas fuentes he encontrado, en el caso de $\ce{NCl3}$ el agua forma enlaces de coordenadas con el $\ce{Cl}$ y por lo tanto la molécula se hidroliza. ¿Por qué no ocurre lo mismo en $\ce{CCl4}$ que también tiene un $\ce{Cl}$ ¿Átomo?

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shaiss Puntos 127

Hay algunos conceptos (erróneos) en la pregunta que requieren ser abordados además de dar la simple (pero correcta) respuesta que dio permeakra.

$\ce{NCl3}$

La hidrólisis de este compuesto es diferente a la de los otros dos. Esto se debe a que la $\ce{N-Cl}$ están polarizados hacia el nitrógeno, no hacia el cloro como lo estarían para $\ce{SiCl4}$ y $\ce{CCl4}$ . Dado que el oxígeno del agua suele atacar de forma nucleofílica, el ataque se produce sobre el cloro; se puede proceder de forma agradable con un $\mathrm{S_N2}$ mecanismo (la parte trasera de los tres cloros apunta a la solución). Tenga en cuenta que otra molécula de agua o la misma probablemente protonará el nitrógeno antes o de forma concertada, por lo que el grupo saliente no será $\ce{NCl2-}$ sino que $\ce{NHCl2}$ . El otro producto de la reacción es $\ce{HOCl}$ .

Otros mecanismos concertados que incluyan sólo una molécula de agua podrían ser posibles, pero suenan menos probables.

$\ce{SiCl4}$

Los átomos de silicio son bastante grandes en comparación con el carbono y el nitrógeno: Tienen una capa de electrones adicional. (Simplificación de un lego, pero funciona.) Como tal, incluso en los casos concurridos como el tri- iso -cloruro de propilsililo $\ce{((CH3)2CH)3-SiCl}$ con tres voluminosos iso -propilo, el átomo de silicio puede ser atacado por la parte posterior por el agua (o por catalizadores como 4-( N,N -dimetilamino)piridina) liberando un átomo de cloruro en un $\mathrm{S_N2}$ mecanismo.

No La contribución del orbital d es necesaria para explicarlo. De hecho, el silicio no tienen orbitales d "bajos" o "accesibles"; esa es una explicación antigua y superada.

Los productos de hidrólisis de $\ce{SiCl4}$ son $\ce{Si(OH)4}$ (que probablemente se condensará en algún polisilicato o $\ce{SiO2}$ ) y $\ce{HCl}$ .

$\ce{CCl4}$

Técnicamente, este podría también proceder a través de un $\mathrm{S_N2}$ mecanismo. Sin embargo, el carbono es mucho más pequeño y los átomos de cloro mucho más grandes en relación, por lo que el ataque por el lado posterior está desfavorecido estéricamente.

En cambio, esta molécula tiene acceso al $\mathrm{S_N1}$ que puede describirse como sigue:

$$\ce{CCl4 -> CCl3+ + Cl-} \\ \ce{CCl3+ + H2O -> Cl3C-OH2+} \\ \ce{Cl3C-OH2+ + Cl- -> CCl3-OH + HCl}$$

Y así sucesivamente, desplazando los átomos de cloro restantes, liberando finalmente $\ce{H2CO3}$ . (Después del segundo desplazamiento de cloro, se formará fosgeno que puede ser atacado directamente por el agua con el $\ce{C=O}$ actuando como electrófilo).

Obsérvese que aquí también ganamos $\ce{HCl}$ Una prueba indirecta de que el cloro es el elemento más electronegativo.

Conclusión

Las tres moléculas que consideramos son tan diferentes en sus propiedades estéricas y electrónicas, que necesitamos considerar tres mecanismos diferentes que nos llevan a dos conjuntos diferentes de productos (dependiendo de qué lado gana los hidrógenos y cuál gana formalmente los hidróxidos). En ninguna parte necesitamos orbitales d.

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Rob Wells Puntos 361

$\ce{CCl4}$ puede ser hidrolizado bajo presión a temperatura elevada. Parece que la reacción procede a través de $S_N1$ mecanismo. Véase el fuente .

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