Il diclorodifluorometano, noto commercialmente con le sigle Freon-12, o R-12, è un membro dei tetraalogenometani, molecole in cui l'atomo di carbonio è unito 4 atomi di alogeno ed è quindi allo stato di ossidazione +4, come anche in CF4 e CCl4, che ad esso sono isoelettronici di valenza. Appartiene alla famiglia dei clorofluorocarburi (CFC).
Il diclorodifluorometano è un composto molto stabile, ΔHƒ° = -491,62 kJ/mol. L'atomo di carbonio, ibridato sp3, è al centro di un tetraedro distorto i cui vertici sono occupati dai due atomi di cloro e dai due atomi di fluoro, per cui la simmetria della molecola si abbassa da Td (tetraedro perfetto) a C2v.[3] In conseguenza di ciò la molecola presenta una modesta polarità (μ = 0,51 D).[4]
A temperatura e pressione ambiente si presenta in forma gassosa, ma è tecnicamente un vapore (Teb = -29,8 °C, Tcr = 112,0 °C), incolore e di odore etereo molto lieve, non infiammabile e non combustibile. Viene venduto liquefatto sotto pressione.[5][6]
Il legame C–F è appena più corto del normale (135 pm[8]), ma un po' più lungo che in CF4 (131,5 pm[9]) mentre quello C–Cl è appena più corto del normale (177 pm[8]), ma appena più lungo che in CCl4 (176,7 pm[9]). La distanza tra gli atomi di fluoro è di 215,16 pm, mentre la distanza attesa per l'interazione di non legame tra due atomi fluoro sarebbe 2 rvdW, cioè l'intervallo 300-320 pm;[10] qualitativamente questo fenomeno si riscontra anche negli altri clorofluorometani, CClF3, CCl3F, ed anche in CF4. Similmente accade anche per la distanza tra gli atomi di cloro (290,10 pm),[11] mentre quella attesa sarebbe 2 rvdW, cioè l'intervallo 340-380 pm.[10]
L'angolo tra i legami carbonio-fluoro (∠FCF) è un po' minore dell'angolo tetraedrico (109,5°), quello tra i legami del C con F e Cl è praticamente uguale all'angolo tetraedrico e quello ClCCl ne è un po' maggiore.
Questo comportamento, che è qualitativamente simile a quello che si trova in altri clorofluorometani e idrofluorometani, è un tipico esempio illustrato dalla regola di Bent,[12][13] la quale prevede una diversa ripartizione del carattere s per gli orbitali ibridi in base alle diverse elettronegatività: un minor carattere s è previsto in orbitali con cui il carbonio si lega ad atomi più elettronegativi di altri, qui F rispetto a Cl, e un maggior carattere s in gli orbitali ibridi con cui il carbonio si lega ad atomi meno elettronegativi di altri, qui Cl rispetto a F. A minor carattere s corrisponde ovviamente un maggior carattere p, perché l'ibridazione complessiva dell'atomo di carbonio resta sp3.[14] Un aumento del carattere s comporta un'apertura dell'angolo di legame rispetto all'angolo tetraedrico, e viceversa per la sua diminuzione,[14] come qui si osserva dalla struttura molecolare.
^ab J. E. Huheey, E. A. Keiter e R. L. Keiter, Chemical Forces, in Chimica Inorganica, Principi, Strutture, Reattività, 2ª ed., Piccin, 1999, p. 300, ISBN88-299-1470-3.
^ J. E. Huheey, E. A. Keiter e R. L. Keiter, Chimica Inorganica, Principi, Strutture, Reattività, 2ª ed., Piccin, 1999, pp. 231-236, ISBN88-299-1470-3.
^ A. F. Holleman, E. Wiberg e N. Wiberg, Anorganische Chemie, 103ª ed., De Gruyter, 2016, pp. 398-399, ISBN978-3-11-026932-1.
^ab J.B. Hendrickson, D.J. Cram e G.S. Hammond, CHIMICA ORGANICA, traduzione di A. Fava, 2ª ed., Piccin, 1973, pp. 57-61.
^(EN) N. N. Greenwood e A. Earnshaw, Chemistry of the Elements, 2ª ed., Butterworth-Heinemann, 1997, p. 304, ISBN0-7506-3365-4.
