Φθορομεθάνιο: Διαφορά μεταξύ των αναθεωρήσεων

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Περιεχόμενο που διαγράφηκε Περιεχόμενο που προστέθηκε
Vchorozopoulos (συζήτηση | συνεισφορές)
μΧωρίς σύνοψη επεξεργασίας
Vchorozopoulos (συζήτηση | συνεισφορές)
Γραμμή 140: Γραμμή 140:
</div>
</div>
* Ακολουθεί το συνηθισμένο μηχανισμό [[μεθάνιο|φωτοχημικής αλογόνωσης αλκανίων]]. Παράγονται και πολυφθοροπαράγωγα. Η συγκέντρωση των τελευταίων περιορίζεται με χρήση περίσσειας μεθανίου.
* Ακολουθεί το συνηθισμένο μηχανισμό [[μεθάνιο|φωτοχημικής αλογόνωσης αλκανίων]]. Παράγονται και πολυφθοροπαράγωγα. Η συγκέντρωση των τελευταίων περιορίζεται με χρήση περίσσειας μεθανίου.
* Η αντίδραση είναι ιδιαίτερα βίαιη και ο χειρισμός τόσο του στοιχειακού φθορίου όσο και του παραγώμενου υδροφθορίου είναι επικίνδυνος.
* Η αντίδραση αποφεύγεται να χρησιμοποιηθεί, γιατί είναι ιδιαίτερα βίαιη και ο χειρισμός τόσο του στοιχειακού φθορίου όσο και του παραγώμενου υδροφθορίου έχουν μεγάλη επικινδυνότητα.


=== Με υποκατάσταση υδροξυλίου από φθόριο ===
=== Με υποκατάσταση υδροξυλίου από φθόριο ===

Έκδοση από την 17:01, 25 Σεπτεμβρίου 2013

Φθορομεθάνιο
Γενικά
Όνομα IUPAC Φθορομεθάνιο
Άλλες ονομασίες Μεθυλοφθορίδιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος CH3F
Μοριακή μάζα 34,03 amu
Σύντομος
συντακτικός τύπος
CH3F
Συντομογραφίες MeF
R41
Αριθμός CAS 593-53-3
SMILES FC
InChI 1/CH3F/c1-2/h1H3
Αριθμός EINECS 209-796-6
PubChem CID 11638
Δομή
Μήκος δεσμού C-H: 106 pm
C-F: 139 pm
Είδος δεσμού C-H: σ (2sp3-1s)
C-C, C-F: σ (2sp3-2sp3)
Πόλωση δεσμού C--H+: 3%
C+-F-: 43%
Γωνία δεσμού 109° 28'
Μοριακή γεωμετρία τετραεδρική
Ισομέρεια
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης -141,8 °C
Σημείο βρασμού -78,2 °C
Κρίσιμη θερμοκρασία 44,9 °C
Κρίσιμη πίεση 6,280 MPa
Πυκνότητα 1,4397 kg/m3 (20 °C)
557 kg/m3 (υγροποιημένο στους 25 °C υπό πίεση κορεσμού)
Διαλυτότητα
στο νερό
2,295 kg/m3
Ιξώδες 0,25 cP (0 °C)
Τάση ατμών 3,3 MPa
Εμφάνιση Άχρωμο αέριο
Χημικές ιδιότητες
Θερμότητα πλήρους
καύσης
606,75 kJ
Επικινδυνότητα
Εξαιρετικά εύφλεκτο (F+)
Φράσεις κινδύνου R45 R46 R12
Φράσεις ασφαλείας S45 S53
Κίνδυνοι κατά
NFPA 704

4
1
0
 
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

To φθορομεθάνιο ή μεθυλοφθορίδιο ή φρεόν 41 (R41) είναι το απλούστερο αλκυλογονίδιο. Το καθαρο φθορομεθάνιο, στις «συνηθισμένες συνθήκες», δηλαδή θερμοκρασία 25°C και πίεση 1 atm, είναι ένα άχρωμο, μη τοξικό αέριο. Έχει ανεκτή οσμή, που μοιάζει μ' αυτήν του διαιθυλαιθέρα και ενεργεί ως αναισθητικό σε υψηλές συγκεντρώσεις. Είναι πολύ εύφλεκτο, δηλαδή αναφλέγεται στον αέρα, εκλύοντας διοξείδιο του άνθρακα, υδρατμούς και πολύ τοξικό υδροφθόριο. Η παραγώμενη φλόγα είναι σχεδόν άχρωμη, όπως αυτή της αιθανόλης. Χρησιμοποιείται κυρίως στην παραγωγή ημιαγωγών και ηλεκτρονικών προϊόντων. Πιο συγκεκριμένα, παρουσία ενός διαλύτη, από ένα υγρό φθοραλκάνιο (RF), το φθορομεθάνιο διίσταται (μερικώς), παράγοντας ιόντα F-, τα οποία χαράζουν εκλεκτικά, λεπτά στρώματα ενώσεων του πυριτίου.

Ονοματολογία

Κατά τη συστηματική ονοματολογία κατά IUPAC, η ένωση θεωρείται υποκατεστημένο μεθάνιο, δηλαδή μεθάνιο, ένα (1) άτομο υδρογόνου του οποίου, έχει αντικατασταθεί από άτομο φθορίου. Πιο αναλυτικά, το πρόθεμα «μεθ-» δηλώνει την παρουσία ενός (1) ατόμου άνθρακα ανά μόριο της ένωσης, το ενδιάμεσο «-αν-» δείχνει την παρουσία μόνο απλών δεσμών μεταξύ ατόμων άνθρακα στο μόριο και η κατάληξη «-ιο» φανερώνει ότι δεν περιέχει χαρακτηριστικές ομάδες, από αυτές που έχουν χαρακτηριστικές καταλήξεις. Το αρχικό πρόθεμα «φθορο-» δηλώνει την παρουσία ενός (1) ατόμου φθορίου ανά μόριο της ένωσης.

Μοριακή δομή

Η μοριακή δομή του είναι τετραεδρική, με το άτομο άνθρακα στο κέντρο του και τα τρία άτομα υδρογόνου και το άτομο φθορίου στις κορυφές του. Η ενέργεια δεσμού C-F ανέρχεται σε 552 kJ/mol. Η ειδική θερμοχωρητικότητά του είναι Cp = 38,171 J/(mole·K) στους 25 °C.

Δεσμοί[1]
Δεσμός τύπος δεσμού ηλεκτρονική δομή Μήκος δεσμού Ιονισμός
C-H σ 2sp3-1s 109 pm 3% C- H+
C-F σ 2sp3-2sp3 139 pm 43% C+ F-
Κατανομή φορτίων
σε ουδέτερο μόριο
F -0,43
H +0,03
C +0,34

Παραγωγή

Με φωτοχημική φθορίωση

Με φωτοχημική φθορίωση μεθανίου[2]:

  • Ακολουθεί το συνηθισμένο μηχανισμό φωτοχημικής αλογόνωσης αλκανίων. Παράγονται και πολυφθοροπαράγωγα. Η συγκέντρωση των τελευταίων περιορίζεται με χρήση περίσσειας μεθανίου.
  • Η αντίδραση αποφεύγεται να χρησιμοποιηθεί, γιατί είναι ιδιαίτερα βίαιη και ο χειρισμός τόσο του στοιχειακού φθορίου όσο και του παραγώμενου υδροφθορίου έχουν μεγάλη επικινδυνότητα.

Με υποκατάσταση υδροξυλίου από φθόριο

Με επίδραση υδροφθορίου (HF) σε μεθανόλη (CH3OH)[3]:

  • Συνήθως το υδροφθόριο παρασκευάζεται επιτόπου («in citu») με την αντίδραση:

Με υποκατάσταση χλωρίου από φθόριο

Με επίδραση φθοριούχου υφυδραργύρου (Hg2F2) σε μεθυλοχλωρίδιο (CH3Cl)[4]:

Χημικές ιδιότητες και παράγωγα

Αντιδράσεις υποκατάστασης

  • Οι αντιδράσεις είναι πολύ πιο αργές σε σύγκριση με τα αντίστοιχα αλκυλαλογονίδια των άλλων αλογόνων, γιατί ο μηχανισμός που επικρατεί σ' αυτές τις αντιδράσεις υποκαταστάσεως είναι ο SN2, και ο δεσμός C-F ισχυρός.

Υποκατάσταση από υδροξύλιο

Υδρόλυση με αραιό διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου (NaOH) προς μεθανόλη (CH3OH)[5]:

Δεν μπόρεσε να γίνει ανάλυση του όρου. (Πρόβλημα μετατροπής. Ο εξυπηρετητής (https://wikimedia.org/api/rest_") ανέφερε: "Cannot get mml. upstream connect error or disconnect/reset before headers. reset reason: connection termination"): {\displaystyle \mathrm {CH_{3}F+NaOH\xrightarrow {} CH_{3}OH+NaF} }

Υποκατάσταση από αλκοξύλιο

Με αλκοολικά άλατα (RONa) προς αλκυλομεθυλαιθέρα (CH3OR)[5]:

Υποκατάσταση από αλκινύλιο

Με αλκινικά άλατα (RC≡CNa) προς 2-αλκίνιο (RC≡CCH3). Π.χ.[5]:

Υποκατάσταση από ακύλιο

Με καρβονικά άλατα (RCOONa) προς καρβονικό μεθυλεστέρα (RCOOCH3)[5]:

Υποκατάσταση από κυάνιο

Με κυανιούχο νάτριο (NaCN) προς αιθανονιτρίλιο (CH3CN)[5]:

Υποκατάσταση από αλκύλιο

Με αλκυλολίθιο (RLi) προς αλκάνιο[5]:

Δεν μπόρεσε να γίνει ανάλυση του όρου. (SVG (Η MathML μπορεί να ενεργοποιηθεί μέσω μιας προσθήκης στο πρόγραμμα περιήγησης): Μη αποδεκτή απάντηση ("Math extension cannot connect to Restbase.") από τον εξυπηρετητή "http://localhost:6011/el.wikipedia.org/v1/":): {\displaystyle \mathrm{CH_3F + RLi \xrightarrow{} RCH_3 + LiF} }

Υποκατάσταση από σουλφυδρίλιο

Με όξινο θειούχο νάτριο (NaSH) προς μεθανοθειόλη (CH3SH)[5]:

Υποκατάσταση από σουλφαλκύλιο

Με θειολικό νάτριο (RSNa) προς αλκυλμεθυλοθειαιθέρα (RSCH3)[5]:

Υποκατάσταση από ιώδιο

Με ιωδιούχο νάτριο (NaI) προς μεθυλοϊωδίδιο (CH3I)[5]:

Υποκατάσταση από αμινομάδα

Με αμμωνία (NH3) προς μεθαναμίνη (CH3NH2)[5]:

Υποκατάσταση από αλκυλαμινομάδα

Με πρωυτοταγείς αμίνες (RNH2) προς αλκυλομεθυλαμίνη (RNHCH3)[5]:

Υποκατάσταση από διαλκυλαμινομάδα

Με δευτεροταγείς αμίνες (R'NHR) προς διαλκυλομεθυλαμίνη [R'N(CH3)R][5]:

Υποκατάσταση από τριαλκυλαμινομάδα

Με τριτοταγείς αμίνες [R'N(R)R"] προς φθοριούχο τριαλκυλομεθυλαμμώνιο {[R'N(CH3)(R)R"]F}[6]:

Υποκατάσταση από φωσφύλιο

Με φωσφίνη σχηματίζει μεθανοφωσφαμίνη[7]:

Υποκατάσταση από νιτροομάδα

Με νιτρώδη άργυρο (AgNO2) προς νιτρομεθάνιο (CH3NO2)[8]:

Υποκατάσταση από φαινύλιο

Με επίδραση τύπου Friedel-Crafts σε βενζόλιο παράγεται τολουόλιο[9]:

Παραγωγή οργανομεταλλικών ενώσεων

1. Με λίθιο (Li). Παράγεται μεθυλολίθιο[10]:

2. Με μαγνήσιο (Mg) (αντιδραστήριο Grignard)[11]:

Αναγωγή

1. Με λιθιοαργιλιοϋδρίδιο (LiAlH4) παράγεται μεθάνιο[12]:

2. Με «υδρογόνο εν τω γενάσθαι», δηλαδή μέταλλο + οξύ παράγεται μεθάνιο[13]:

3. Με σιλάνιο, παρουσία τριφθοριούχου βορίου παράγεται μεθάνιο[14]:

4. Αναγωγή από ένα αλκυλοκασσιτεράνιο. Π.χ.[15]:

Αντιδράσεις προσθήκης

1. Σε αλκένια. Π.χ. με αιθένιο (CH2=CH2) παράγει 1-φθοροπροπάνιο (CH3CH2CH2F)[16]:

2. Σε αλκίνια. Π.χ. με αιθίνιο (HC≡CH) παράγει 1-φθοροπροπένιο (CH3CH=CHF)[17]:

3. Η αντίδραση του φθορομεθανίου με συζυγή αλκαδιένια αντιστοιχεί κυρίως σε 1,4-προσθήκη, αν και είναι επίσης δυνατές η 1,2-προσθήκη και η 3,4-προσθήκη, με τη χρήση κατάλληλων συνθηκών. Π.χ[18]:

(1,4-προσθήκη)
(1,2-προσθήκη)
(3,4-προσθήκη)

4. Σε κυκλοαλκάνια που έχουν τριμελή ή τετραμελή δακτύλιο. Π.χ. με κυκλοπροπάνιο παράγει 1-φθοροβουτάνιο[19]:

κυκλοπροπάνιο

5. Σε ετεροκυκλικές ενώσεις που έχουν τριμελή ή τετραμελή δακτύλιο. Π.χ. με εποξυαιθάνιο παράγει μεθοξυ-2-φθοραιθάνιο[20]:

Παραγωγή και παρεμβολή μεθυλενίου

Με επίδραση πυκνού διαλύματος υδροξείδιου του καλίου αποσπάται υδροφθόριο παράγοντας μεθυλένιο[21]:

  • Το ασταθές μεθυλένιο στη συνέχεια συμπεριφέρεται σα δίριζα και παρεμβάλλεται σε δεσμούς C-H ή προσθέτεται σε πολλαπλούς δεσμούς, σχηματίζοντας τριμελείς δακτύλιους. Παραδείγματα:

1. Παρεμβολή στον εαυτό του:

2. Παρεμβολή και προσθήκη στο αιθένιο:

3. Παρεμβολή και προσθήκη στο αιθίνιο:

4. Παρεμβολή και προσθήκη στο βενζόλιο:

5. Παρεμβολή και προσθήκη στη μεθανάλη:

Σημειώσεις και αναφορές

  1. Τα δεδομένα προέρχονται εν μέρει από το «Table of periodic properties of thw Ellements», Sagrent-Welch Scientidic Company και Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, Σελ. 34.
  2. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 155, §6.7.2, R = CH3, X = F.
  3. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 185, §7.2.1, R = CH3, X = F.
  4. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 185, §7.2.8.
  5. 5,00 5,01 5,02 5,03 5,04 5,05 5,06 5,07 5,08 5,09 5,10 5,11 Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 186, §7.3.1.
  6. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 243, §10.2.Α, R = CH3, X = F.
  7. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 267, §11.3.Α1, R = CH3, X = F.
  8. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 244, §10.3.Α, R = CH3, X = F.
  9. Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991, §3.2. σελ.54
  10. Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991, §5.1. σελ.82
  11. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 187, §7.3.5, R = CH3, X = F.
  12. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 187, §7.3.3α, R = CH3, X = F.
  13. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 187, §7.3.3β, R = CH3, X = F.
  14. Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991, σελ. 291-293, §19.1.
  15. SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999, Σελ. 42, §4.3.
  16. SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999, §6.3., σελ. 79, για Ε = CH3 και Nu = F.
  17. SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999, §6.3., σελ. 79, εφαρμογή για αλκίνια και για Ε = CH3 και Nu = F με βάση και την §8.1, σελ. 114-116.
  18. SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999, §6.3., σελ. 79, εφαρμογή για αλκαδιένια και για Ε = CH3 και Nu = F με βάση και την §8.2, σελ. 116-117.
  19. SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999, §6.3., σελ. 79, εφαρμογή για κυκλοαλκάνια και για Ε = CH3 και Nu = F σε συνδυασμό με Ν. Αλεξάνδρου, Α. Βάρβογλη, Δ. Νικολαΐδη: Χημεία Ετεροχημικών Ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1985, §1.2., σελ. 22-25
  20. Ν. Αλεξάνδρου, Α. Βάρβογλη, Δ. Νικολαΐδη: Χημεία Ετεροχημικών Ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1985, §2.1., σελ. 16-17, εφαρμογή γενικής αντίδρασης για Nu = F.
  21. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 155, §6.7.3, R = CH2F, CH3F αντί CH3Cl.

Πηγές

  1. SCHAUM'S OUTLINE SERIES, «ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ», Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999
  2. «Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας» Ν. Α. Πετάση 1982
  3. Αναστάσιου Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», Παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991
  4. Καραγκιοζίδη Σ. Πολυχρόνη, «Ονοματολογία Οργανικών Ενώσεων στα Ελληνικά & Αγγλικά» Β΄ ΈκδοσηΘεσσαλονίκη 1991
  5. Νικολάου Ε. Αλεξάνδρου, «Γενική Οργανική Χημεία», Εκδόσεις Ζήτη, Θεσσαλονίκη 1985
  6. Δημητρίου Ν. Νικολαΐδη, «Ειδικά Μαθήματα Οργανικής Χημείας», ΑΠΘ, θεσσαλονίκη 1983
  7. Νικολάου Ε. Αλεξάνδρου, Αναστάσιου Βάρβογλη, Φαίδωνα Χατζημηχαλάκη, «Εργαστηριακός Οδηγός», Εκδόσεις Ζήτη, Θεσσαλονίκη 1986
  8. Νικολάου Ε. Αλεξάνδρου, Αναστάσιου Βάρβογλη, Δημητρίου Ν. Νικολαΐδη: «Χημεία Ετεροκυκλικών Ενώσεων», Εκδόσεις Ζήτη, Θεσσαλονίκη 1985
CC-BY-SA
Μετάφραση
Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Fluoromethane της Αγγλικής Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 4.0. (ιστορικό/συντάκτες).


Πρότυπο:Ενώσεις φθορίου