Diclorodifluorometano
# Diclorodifluorometano

Il diclorodifluorometano, noto commercialmente con le sigle Freon-12, o R-12, è un membro dei tetraalogenometani, molecole in cui l'atomo di carbonio è unito 4 atomi di alogeno ed è quindi allo stato di ossidazione +4, come anche in $CF_4$ e $CCl_4,$ che ad esso sono isoelettronici di valenza. Appartiene alla famiglia dei clorofluorocarburi (CFC).

Sintetizzato da Thomas Midgley nel 1931, questo gas è stato impiegato come propellente nelle bombolette spray e soprattutto come fluido refrigerante fino agli anni 1990, per poi essere gradualmente vietato a seguito del protocollo di Montréal, sia come carica di impianti di climatizzazione nuovi sia per la ricarica di impianti esistenti, a causa della sua pericolosità nei confronti dell'ozono stratosferico, connesso alla formazione del buco nell'ozono. È stato sostituito dall'1,1,1,2-tetrafluoroetano (R-134a), che possiede comprimibilità pressoché uguale e non è dannoso per l'ozonosfera.

## Proprietà e Struttura molecolare

Il diclorodifluorometano è un composto molto stabile, $ΔH_ƒ°$ = -491,62 kJ/mol. L'atomo di carbonio, ibridato $sp^3,$ è al centro di un tetraedro distorto i cui vertici sono occupati dai due atomi di cloro e dai due atomi di fluoro, per cui la simmetria della molecola si abbassa da $T_d$ (tetraedro perfetto) a $C_{2v}.$ In conseguenza di ciò la molecola presenta una modesta polarità (μ = 0,51 D).

A temperatura e pressione ambiente si presenta in forma gassosa, ma è tecnicamente un vapore $(T_{eb}$ = -29,8 °C, $T_{cr}$ = 112,0 °C), incolore e di odore etereo molto lieve, non infiammabile e non combustibile. Viene venduto liquefatto sotto pressione.

Da indagini spettroscopiche rotazionali (microonde) è stato possibile ricavare le lunghezze di legame e angoli di legame; dall'analisi dei dati si trovano i seguenti parametri:

    r(C–F)) = 134,5 pm; r(C–Cl) = 177,4 pm;
    ∠(FCF) = 106,23°; ∠(FCCl) = 109,46°; ∠(ClCCl) = 112,55°.

Il legame C–F è appena più corto del normale (135 pm), ma un po' più lungo che in $CF_4$ (131,5 pm) mentre quello C–Cl è appena più corto del normale (177 pm), ma appena più lungo che in $CCl_4$ (176,7 pm). La distanza tra gli atomi di fluoro è di 215,16 pm, mentre la distanza attesa per l'interazione di non legame tra due atomi fluoro sarebbe 2 $r_{vdW},$ cioè l'intervallo 300-320 pm; qualitativamente questo fenomeno si riscontra anche negli altri clorofluorometani, $CClF_3,$ $CCl_3F,$ ed anche in $CF_4.$ Similmente accade anche per la distanza tra gli atomi di cloro (290,10 pm), mentre quella attesa sarebbe 2 $r_{vdW},$ cioè l'intervallo 340-380 pm.

L'angolo tra i legami carbonio-fluoro (∠FCF) è un po' minore dell'angolo tetraedrico (109,5°), quello tra i legami del C con F e Cl è praticamente uguale all'angolo tetraedrico e quello ClCCl ne è un po' maggiore.

Questo comportamento, che è qualitativamente simile a quello che si trova in altri clorofluorometani e idrofluorometani, è un tipico esempio illustrato dalla regola di Bent, la quale prevede una diversa ripartizione del carattere s per gli orbitali ibridi in base alle diverse elettronegatività: un minor carattere s è previsto in orbitali con cui il carbonio si lega ad atomi più elettronegativi di altri, qui F rispetto a Cl, e un maggior carattere s in gli orbitali ibridi con cui il carbonio si lega ad atomi meno elettronegativi di altri, qui Cl rispetto a F. A minor carattere s corrisponde ovviamente un maggior carattere p, perché l'ibridazione complessiva dell'atomo di carbonio resta $sp^3.$ Un aumento del carattere s comporta un'apertura dell'angolo di legame rispetto all'angolo tetraedrico, e viceversa per la sua diminuzione, come qui si osserva dalla struttura molecolare.

## Preparazione

Il diclorodifluorometano viene ottenuto facendo reagire il tetracloruro di carbonio con acido fluoridrico anidro in presenza di piccole quantità di $SbFCl_4$ come catalizzatore:

$CCl_4$ + 2 HF → $CCl_2F_2$ + 2 HCl

Da questo tipo reazione si possono anche ottenere il triclorofluorometano $(CCl_3F),$ il clorotrifluorometano $(CClF_3)$ e il tetrafluorometano $(CF_4).$

