Gauche efecto y de bonos de longitud

Question

Cuál de los siguientes compuestos tiene la más larga de bonos de longitud?

(A) $\ce{H3C-CF3}$
(B) $\ce{FCH2-CH2F}$
(C) $\ce{F2CH-CHF2}$
(D) $\ce{F3C-CF3}$

Mi lógica se basa en la relativa electronegativities de los dos átomos de carbono. El más fluorines hay en uno de carbono, el más polarizado el enlace C-C, y el más largo es el enlace C-C de longitud (desde el vínculo se debilita). Por lo tanto, creo que la respuesta es A.

Esto es correcto?

Answer 1

De hecho, más de la polarización de un bono, el más fuerte es, ya que tanto los átomos se dibujan juntos debido a la atracción electrostática, la disminución de la longitud de bonos y el aumento de los bonos de estabilidad (pensar acerca de los enlaces iónicos. Su razonamiento se dicten a ser muy débil, mientras que sabemos lo fuertes que son!). En realidad, me gustaría predecir $\ce{CH3-CF3}$ a de tener una pequeña longitud de bonos (los bonos es probablemente el más fuerte, ¿podría alguien confirmar esto por favor?), desde el fluorados de carbono tiene una carga positiva, mientras que la otra es relativamente cargado negativamente (no negativa en el absoluto, sólo en relación a los otros de carbono).

El resto de opciones tienen el mismo número de fluorines en carbono, que sólo difieren en su número. Estos tres son complicadas. Considere la posibilidad de $\ce{CF3-CF3}$. Dos de sus átomos de carbono están severamente deficientes en electrones. Cada mal necesidades de los electrones, y ya que no puede discutir con flúor (el flúor es un gran matón), por lo que ambos carbonos intente arrastrar el compartidas par de electrones hacia sí mismo. En última instancia resulta en ellos, tanto más cerca el uno del otro. Como podemos reducir el número de fluorines en cada uno de carbono, su desparation se reduce, aumentando así el vínculo de longitud. Por lo tanto la respuesta es (B).

Edit: Si @pentavalentcarbonlos cálculos de longitudes de enlace son correctos, entonces mi razonamiento era demasiado simplista, y de hecho parece que lo de ahora. Así que si ahondamos más, $\ce{CH2F-CH2F}$ podría tener el segundo más pequeño de los bonos de longitud y $\ce{CF3-CF3}$. Por qué? Así, es porque de hyperconjugation, similar a la gauche efecto (leer para obtener una mejor comprensión de la gauche efecto, aunque os la explico en breve también aquí).

Así, lo que pasa es que en el caso de $\ce{CH2F-CH2F}$, la unión C-H orbital molecular (OM) se superpone con el antibonding C-F MO, la transferencia de algunos de sus electrones de la densidad de la C-F MO (ver diagrama). Esta interacción es la estabilización (ya que la deslocalización de los electrones se estabiliza la molécula), y también presenta una ligera enlace doble carácter de la C-C enlace sigma, por tanto, servir para acortar.

Ahora en $\ce{CH2F-CH2F}$, habrá dos de estas interacciones, pero luego también hay dos de tales interacciones en $\ce{CHF2-CHF2}$! Hay una diferencia, sin embargo. En el último caso, hay dos fluorines en cada uno de carbono, que mucho dibujar la densidad de electrones lejos del carbono a través de la sigma de los bonos. Esto disminuye el enlace sigma de la densidad en el enlace C-H, que ser pobre en electrones, da relativamente bajo de estabilización cuando se superponen con la antibonding C-F MO. Por lo $\ce{CHF2-CHF2}$ tiene un nivel ligeramente mayor de bonos longitud de $\ce{CH2F-CH2F}$.

Con este mismo razonamiento, podemos ver porqué $\ce{CH3-CF3}$ tiene el más pequeño de los bonos de longitud (tres favorables hyperconjugational interacciones!) y $\ce{CF3-CF3}$ tiene la más larga de bonos de longitud (no hyperconjugation).

Answer 2

Muchos de estos casos la bisagra en un extraño efecto. Evidentemente, la gauche forma de 1,2-Difluoroethane es más estable que el anti formulario que es una especie de extraño.

Este artículo de la wikipedia sobre la Gauche Efecto de la lista de CC de bonos de gauche 1,2-Difluoroethane como 150 pm y contra la forma como 151.4 pm.

Esta referencia dice 151.2 pm para el enlace C-C en el 1,1,2,2-tetrafluoroethane. (De alta Resolución de Microondas y el Infrarrojo Molecular de los Estudios de Viga de los Confórmeros de 1,1,2,2-Tetrafluoroethane, Stephen C. Stone et al., Diario de la Espectroscopia Molecular 192, 75-85 (1998).)

Esta referencia dice que el enlace C-C longitud es menor para hexafluoroethane que las correspondientes de los hidrocarburos. (Fluorocarbono y Relacionados con la Química Por R. E. Bancos, M. G. Barlow, ISBN-13: 978-0851865140, página 10.)

Esta respuesta en este sitio web dice etano de enlace C-C es 153.51 pm.

Entonces, para resumir: $$ \pequeño \begin{array}{lcc} \hline \text{Compound} & \text{Bond Length (pm)}\\ \hline \text{gauche 1,2-difluoroethane} & 150 \\ \text{anti 1,2-difluoroethane} & 151.4 \\ \text{1,1,2,2-tetrafluoroethane} & 151.2 \\ \text{Hexafluoroethane} & \text{<ethane C-C} \\ \text{Ethane} & 153.51 \\ \hline \end{array} $$