P: ¿Por qué es ClF (más) reactivo que Cl₂ o F₂?
En principio, la reactividad desciende en la tabla periódica.
Entonces F₂ es el más reactivo, I₂ el menor de los dihalogenuros.
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En general, los interhalógenos, como el ClF, son de hecho más reactivos: debido a la diferencia en la electronegatividad, el elemento más grande (en este caso, Cl) tiene una carga positiva parcial. (por lo tanto, el enlace es menos covalente o más iónico). Debido a la diferencia de tamaño, la superposición entre los orbitales de átomos diferentes es menos efectiva.
Esto explica la diferencia en la reactividad, por ejemplo, en la adición electrofílica a un doble enlace. ClF será más reactivo que Cl₂, pero no estoy convencido de que F₂ sea menos reactivo.
El último se basa en esta cita.
Los inter halógenos son generalmente más reactivos que los halógenos, excepto F. Esto se debe a que los enlaces AX en los interhalógenos son más débiles que los enlaces XX en las moléculas de dihalógeno.
de Chemistry LibreTexts
Pero desafortunadamente no mencionan una razón para ello y si miro algunas otras fuentes parecen repetir esto entre sí, sin dar una explicación real o datos experimentales.
El flúor es muy electronegativo, pero también es muy pequeño, por lo tanto, la repulsión interelectrónica será alta. De hecho, F₂ es tan reactivo que tiene poco valor práctico en las reacciones orgánicas.
Si miro algunas energías de disociación de enlace (cambio de entalpía ( AB → A + B) a 298K)
- F₂: 156,9 (96) kJ / mol
- FCl: 250,54 (8) kJ / mol
- Cl₂: 242.580 (16) kJ / mol
- BrCl: 218.84 (4) kJ / mol
- Br₂: 193.870 (4) kJ / mol
- BrI: 179.1 (4) kJ / mol
- I₂: 152.549 (8) kJ / mol
Está claro que F₂ tiene una energía de disociación de enlace baja, pero el yodo (I₂) también tiene una energía de enlace baja. (Según los datos, BrI es el menos estable de los interhalógenos).
Entonces esto no da una explicación clara. La energía de enlace en sí misma es útil para explicar algunas tendencias, pero obviamente la reactividad también depende de las cosas que se formarán. Un enlace carbono-fluor es uno de los enlaces covalentes más estables en la química orgánica. Y además, también debemos observar algunas cinéticas, que dependerán de la energía de activación (obviamente, el tipo de reacción también es importante).
March los ordena así: BrCl> ICl> Br₂> IBr> I₂ en la adición electrófila de un doble enlace y en la sección de sustitución aromática, la ‘efectividad’ se menciona como: Cl₂> BrCl> Br₂> ICl> I₂ (marzo no dar una definición clara de esta efectividad. No miré la literatura primaria, pero por ejemplo, Fluor es demasiado reactivo para ser ‘efectivo’).
Para concluir que la química es compleja, muchos factores juegan un papel importante. Entonces no hay una explicación simple. ClF es más reactivo en comparación con Cl₂, pero según la información que pude recuperar no puedo confirmar la declaración del OP de que ClF es realmente más reactivo en comparación con F₂.
Pero para los otros interhalogones, este parece ser el caso.
