Determinación de la constante de equilibrio entre los confórmeros trans y gouche en fase gas y disolución para el 1,2-

dicloroetano y el 1,2-difluoroetano

Omar Blas Alvarado Carripan

Alumno programa de Doctorado en Ciencias mención en Química, Facultad de Ciencias Químicas, Universidad de Concepción. omaralvarado@udec.cl

Metodología

Las optimizaciones y los cálculos de frecuencia en fase gas para las moléculas 1,2-dicloroetano y 1,2-difluoroetano se realizaron en condiciones estándar y a 298,15 K utilizando el programa GAUSSIAN 03 a nivel Hartree-Fock y el set de bases HF/6-31G(d)//HF/6-31G(d). En tanto, para los sistemas en disolución acuosa se utilizó el método PCM HF(PCM)/6-31G(d)//HF(PCM)/6-31G(d).

Resultados

1. Cálculos termodinámicos en fase gas para el equilibrio de trans a gouche para el 1,2-dicloroetano y 1,2-difluoroetano.

Como se muestra en las tablas I y II el equilibrio entre la conformación trans y gouche en fase gas para el 1,2-dicloroetano está desplazado hacia la conformación trans, figura 1. Similar resultado se presenta para el mismo equilibrio en el 1,2-difluoroetano, tal como se muestra en las tablas II y III.

Figura 1: equilibrio entre los confórmeros trans y gouche del 1,2-dicloroetano.

Para el 1,2-dicloroetano en fase gas la conformación trans es más estable que la gouche debido a la repulsión electrónica entre los átomos de cloro. Además la conformación gouche presenta momento dipolar por lo que en fase gas no existe estabilización por parte del medio y el equilibrio se desplaza hacia la conformación trans. Por otra parte, debido a que los átomos de cloro poseen mayor radio atómico que los de flúor el ángulo diedro es menor en el 1,2-difluoroetano por lo que la repulsión electrónica entre los átomos de flúor es menor al igual que su momento dipolar por lo que si bien la constante de equilibrio indica que la conformación más estable para el 1,2-dofluoroetano en fase es el la trans el equilibrio esta menos desplazado que en el 1,2-dicloroetano.

2. Cálculos termodinámicos en disolución para el equilibrio de trans a gouche para el 1,2-dicloroetano y 1,2-difluoroetano.

El momento dipolar de las conformaciones gouche para ambas moléculas aumento debido a la interacción con el solvente (agua), cambiando la densidad electrónica en ambas moléculas, aumentando la separación de carga y su polaridad. En este sentido estas conformaciones son las que presentan la mayor energía libre de solvatación, siendo la conformación gouche del dicloroetano la más

estabilizada debido a que posee el mayor momento dipolar. En cuanto al equilibrio para el 1,2-dicloroetano en fase acuosa este se desplazó un orden de magnitud hacia la conformación gouche en comparación al equilibrio en fase gas, sin embargo aun indica que la conformación más estable es la trans en contrariedad a lo esperado donde la conformación con mayor momento dipolar debería ser la más estable en un solvente polar. El 1,2-difluoroetano en tanto muestra un desplazamiento del equilibrio hacia el confórmero gouche, debido a que la conformación trans 1,2-difluoroetano presenta una energía de solvatación positiva contrario al trans dicloroetano que posiblemente por el mayor radio atómico de los átomos de cloro presenta estabilización por parte del medio.