Gli alogenuri alchilici sono caratterizzati dall’avere un atomo di Alogeno (F, Cl, Br, I) legato ad un C ibridizzato SP3, mediante un legame covalente polare, dal momento che gli alogeni sono più elettronegativi del C, tranne forse l’I.
Si ha così una differenza di distribuzione della nuvola elettronica sulla molecola, particolarmente attorno ai due atomi, che influenzerà la reattività della molecola segnando il centro di attacco di un nucleofilo.
Un altro fattore è la forza basica degli alogenuri che possono uscire in una reazione di sostituzione o eliminazione. In base alla tavola periodica l’acidità degli acidi alogenidrici aumenta scendendo nella tavola periodica, quindi le loro basi coniugate, gli alogenuri appunto, diminuiranno la propria forza basica andando dal F al I.
Il composto col F è infatti il più stabile chimicamente di tutti, mentre lo Iodio è il più reattivo.
Un altro fattore è la differente energia del legame del C con l’alogeno e con altri atomi come mostrato qui nella tabella.
Legami del carbonio. Legame Energia di legame (kJ/mol)
C – H 413 kJ/mol; C – C 348 kJ/mol; C – N 293 kJ/mol; C – O 358 kJ/mol;
C – F 485 kJ/mol; C – Cl 328 kJ/mol; C – Br 276 kJ/mol; C – I 240; kJ/mol
C – S 259
Di seguito presentiamo le molecole di tre Cloruri di alcani con i dipoli elettrici, causati dalla presenza degli alogeni, le conseguenti relative mappe di densità eletronica, utili ad individuare facilmente il centro di reazione ed in ultimo gli orbitali molecolari HOMO e LUMO degli alogenuri di Metile, CH3F, CH3Cl, CH3Br e CH3I. Files originali di ChemMagic
Carica con i relativi dipoli elettrici permanenti del 1 Clorobutano .
Poi visualizza la relativa MEP
Per
Per individuare il centro di reazione si ruoti la molecola e si cerchi la zona dove maggiore è la densità di carica positiva, che sarà coloranta in blu e si trova sul lato del C opposto all’alogeno.
ORBITALI MOLECOLARI DEGLI ALOGENURI DI METILE
Qui vengono presentati i due orbitali di frontiera, HOMO e LUMO, che giustificano il comportamento chimico degli R-X. Si noti l’espansione dell’orbitale LUMO sui vari alogenuri alchilici dal lato opposto al legame C-X che rappresenta il centro di reazione del CH3X.