Tu conclusión se basa en la suposición de que las longitudes de los enlaces serán constantes. El momento dipolar de un enlace varía con la longitud del enlace y, por lo tanto, para que la adición vectorial dé el mismo producto, todos $\ce{C-Cl}$ y todos $\ce{C-H}$ los bonos tendrían que ser idénticos. Probablemente no lo sean.
Sutton y Brockway estudiaron las longitudes de los enlaces en el clorometano, el diclorometano y el cloroformo en 1935 mediante difracción de electrones. [1] Sus resultados indican que el $\ce{C-Cl}$ Las longitudes de los enlaces no varían entre los compuestos en cuestión, como se indica en la tabla siguiente. (Obsérvese que todos los átomos de cloro de cada molécula son homotópicos y, por tanto, se esperan teóricamente longitudes de enlace iguales).
$$\begin{array}{lccc}\hline \text{Compound} & \ce{CH3Cl} & \ce{CH2Cl2} & \ce{CHCl3}\\ \hline d(\ce{C-Cl})/\mathrm{pm} & 177 & 177\phantom{^\circ} & 178\phantom{^\circ} \\ \angle(\ce{Cl-C-Cl}) & \text{n. a.} & 111^\circ & 111^\circ \\ \hline\end{array}$$
Estos resultados apuntan a que el cloro no tiene ningún impacto. Pero aún queda el lado del hidrógeno. Los átomos de hidrógeno son generalmente muy difícil de localizar en los experimentos de tipo de difracción. La difracción de los rayos X se observa si los fotones interactúan con los electrones de una manera determinada; los átomos de hidrógeno no tienen muchos electrones a su alrededor y, por tanto, apenas se ven. Hay que observar la difracción en ángulos muy grandes para poder localizar los hidrógenos. Supongo, aunque no lo sé, que es similar en la difracción de electrones. De hecho, en el artículo se señala:
[ ] y $l_{\ce{C-H}}$ se tomó como $1.06~\mathrm{\overset{\circ}{A}}$ .
Sin embargo, los dos carbonos del clorometano y del cloroformo no son idénticos. Uno de ellos está rodeado por tres átomos de cloro electronegativos que le quitan densidad de electrones, polarizando el $\ce{C-Cl}$ hacia cada uno de los tres cloros. El otro sólo tendrá un compañero de retirada de este tipo. Las diferentes densidades de electrones alrededor del cloro están bien representadas por las correspondientes $\ce{^13C}$ Desplazamientos de RMN: $\delta(\ce{CH3Cl}) \approx 22~\mathrm{ppm}$ ; $\delta(\ce{CHCl3}) \approx 77~\mathrm{ppm}$ . [2] Los desplazamientos del hidrógeno también son diferentes en magnitudes similares, lo que demuestra que el hidrógeno en el cloroformo está mucho más polarizado que en el clorometano.
Estas diferentes electrónicas debe influyen en la $\ce{C-H}$ longitud de enlace de las dos moléculas. No puedo imaginar que dos sistemas electrónicamente tan diferentes tengan longitudes de enlace iguales. Mi suposición es que $\ce{CH3Cl}$ debe tener el más corto $\ce{C-H}$ longitudes de enlace, ya que el carbono está más cargado negativamente mientras que el hidrógeno permanece cargado positivamente; esto debería dar una fuerza de atracción ligeramente mayor y el hidrógeno, al ser un elemento tan pequeño, las siente inmediatamente. Por lo tanto, en lugar del vector dipolo final $\vec d$ siendo igual en ambos casos ( $\vec d = \vec x + \vec y$ ), tenemos un vector menor y uno mayor.
$$\begin{gather}\vec d_{\ce{CH3Cl}} = \vec x + \vec y + \delta\vec y\tag{1}\\ \vec d_{\ce{CHCl3}} = \vec x + \vec y - \delta\vec y\tag{2}\end{gather}$$
Referencias:
[1]: L. E. Sutton, L. O. Brockway, J. Am. Chem. Soc. 1935 , 57 , 473. DOI: 10.1021/ja01306a026 .
[2]: Espectros experimentales encontrados para clorometano/cloroformo en SciFinder .
