Vazba uhlík–fluor

Částečné náboje polarizované vazby uhlík-fluor

Vazba uhlík-fluor je kovalentní vazba mezi atomy uhlíku a fluoru, obsažená v organických sloučeninách fluoru. Jedná se o jednu z nejsilnějších chemických vazeb - po jednoduchých vazbách B-F , Si-F a H-F; navíc je poměrně krátká, protože má částečně vlastnosti iontové vazby. +more Vazba je silnější, pokud je na stejný uhlík navázáno více atomů fluoru. Fluoroalkany, jako je tetrafluormethan tak patří k nejméně reaktivním organickým sloučeninám.

Elektronegativita a energie vazeb

Vysoká elektronegativita fluoru (4,0 oproti 2,5 u uhlíku) dodává vazbě uhlík-fluor značnou polaritu a velký dipólový moment. Elektronová hustota je soustředěna kolem fluoru a uhlík je tak poměrně chudý na elektrony. +more Vzniklé částečné náboje (Cδ+-Fδ−) dodávají vazbě částečně iontovou povahu a rovněž způsobují neobvyklou sílu vazby. Tato vazba bývá označována jako „Nejsilnější v organické chemii“, protože fluor vytváří nejsilnější jednoduchou vazbu s uhlíkem. Vazby uhlík-fluor mohou mít disociační energie až okolo 540 kJ/mol. Disociační energie C-F jsou vyšší než u jakýchkoliv jiných vazeb uhlík-halogen a uhlík-vodík, například u vazby C-X v molekule CH3-X je postupně 482, 439, 350, 302 a 241 kJ/mol pro X = fluor, vodík, chlor, brom a jod.

Délka vazby

Délky vazeb C-F bývají obvykle kolem 135 pm (139 pm u fluormethanu). Jsou kratší než ostatní vazby uhlík-halogen a také kratší než jednoduché vazby uhlík-dusík a uhlík-kyslík, i když má fluor větší relativní atomovou hmotnost. +more Malá délka vazeb je způsobována její částečně iontovou povahou a z ní vyplývajícího elektrostatického přitahování částečných nábojů na uhlíku a fluoru. V závislosti na typu hybridizace uhlíkového atomu a přítomnosti dalších substituentů na uhlíku, nebo i vzdálenějších atomech, se její délka může lišit o několik pm. Tyto změny mohou být vyvolávány změnami v hybridizaci a prostorovými elektronovými interakcemi. V tabulce níže jsou znázorněny různé délky vazeb C-F u různých molekul (atomy uhlíku mají hybridizaci sp3, pokud není uvedeno jinak).

:

Rozdílné délky vazeb a jejich zkracování v důsledku částečně iontových vlastností bylo také pozorováno u vazeb fluoru s jinými prvky a stalo se zdrojem potíží při určování kovalentního poloměru fluoru. Linus Pauling původně uvedl hodnotu 64 pm, která však byla poté upravena na 72 pm, což je polovina délky vazby F-F, je to však příliš mnoho, aby mohlo jít o reprezentativní hodnotu pro vazby fluoru s jinými prvky, a tak byly jinými autory navrženy délky 54 pm a 60 pm.

Síly geminálních vazeb

S rostoucím počtu atomů fluoru navázaných na stejný (geminální) uhlík se zvyšují energie a snižují délky ostatních vazeb, což je vidět například u fluorovaných derivátů methanu, jak je zobrazeno níže v tabulce; mění se také částečné náboje (qC a qF) na atomech. Částečný kladný náboj na uhlíku při přidávání dalších fluorů zesiluje, čímž se zvýrazňují elektrostatické působení i iontovost vazby mezi atomy fluoru a uhlíku.

:

Spektroskopie

V infračerveném spektru lze pozorovat prodlužování vazeb C-F mezi 1000 a 1360 cm−1. Rozmezí je široké, protože frekvence je ovlivňována ostatními substituenty v molekule. +more Monofluorované sloučeniny mají široký pás mezi 1000 a 1110 cm−1; jestliže je přítomen více než jeden atom fluoru, tak se pás rozdělí na dva. C-F pásy jsou natolik výrazné, že mohou překonat případné C-H pásy.

Organofluoridy lze také zkoumat pomocí spektroskopie nukleární magnetické rezonance, s využitím uhlíku-13, fluoru-19 nebo (pokud je přítomen) vodíku-1. Chemické posuny při 19-F NMR se, v závislosti na míře substituce a druhu navázaných funkčních skupin vyskytují ve velmi širokém rozmezí. +more V tabulce níže jsou uvedena rozmezí pro nejběžnější skupiny sloučenin.

:

Odkazy

Související články

Organofluoridy * Perfluorované uhlovodíky

Reference

Kategorie:Sloučeniny fluoru Kategorie:Organická chemie