este problema se puede abordar de diversas maneras, pero en este caso te damos la respuesta más completa para nosotros.
Solución:
Solución 1:
La respuesta realmente no tiene mucho que ver con el flúor. Beacall de 1928 Los puntos de fusión de los derivados del benceno explica en la primera página que se sabe desde hace tiempo “que cuanto más simétrica es la constitución de un derivado del benceno, mayor es la resistencia que ofrece al paso del estado sólido al líquido”.
En el efecto más moderno de la simetría molecular sobre la temperatura de fusión y la solubilidad:
Como regla general, las moléculas simétricas en forma cristalina tienen temperaturas de fusión más altas y exhiben solubilidades más bajas en comparación con moléculas de estructura similar pero con menor simetría. La simetría en una molécula imparte una cantidad positiva de entropía residual en la fase sólida (es decir, más arreglos posibles que conducen a la misma estructura). Esto significa que la entropía de un cristal de moléculas simétricas es mayor que la entropía de un cristal de una molécula similar pero no simétrica.
El benceno y el hexafluorbenceno tienen casi el mismo punto de fusión, mientras que el monofluoro, el monocloro y el monobromobenceno tienen puntos de fusión mucho más bajos.
Tanto el benceno como el hexafluorobenezne tienen una estructura cristalina de “espiga” muy estable, donde el borde de un anillo se acerca al centro de otro anillo de manera perpendicular.
Entonces, al darse cuenta de que la estructura cyrstal del benceno se estabiliza inusualmente, es comprensible que el punto de fusión del benceno sea más alto que el del monofluorobenceno, pero el punto de ebullición no lo es.
Solución 2:
la respuesta tiene todo que ver con el flúor. Dunitz, en sus primeros estudios sobre las interacciones del flúor encontró que intermolecular $ceCH..F$ Las interacciones pueden ser estructura de estado sólido (p.ej, embalaje de cristal) dirigiendo. En el caso del fluorobenceno, la molécula adopta una estructura de estado sólido que sacrifica el orden de largo alcance para que estos de corto alcance $ceCH..F$ las interacciones se pueden preservar (ver también aquí, y aquí donde se afirma que, “Su [fluorobenzene] el punto de fusión es $pu-44 ^circ C$que es más bajo que el del benceno, indicativo del notable efecto de la fluoración en las interacciones intermoleculares como se ve en la química de los organofluorados”). La pérdida del orden de largo alcance en el estado sólido, en comparación con el benceno, produce un punto de fusión más bajo. punto en fluorobenceno $(pu-44 ^circ C)$ que en benceno ($pu5.5 ^circ C$). Tenga en cuenta también que el “tamaño” del flúor en las moléculas orgánicas es muy similar al del hidrógeno (es por eso que ha encontrado un uso tan generalizado en los productos farmacéuticos); a menudo se lo denomina “imitador” del hidrógeno (ver aquí). Por lo tanto, no se pueden usar argumentos estéricos (o de simetría) para explicar la interrupción del empaquetamiento con fluorobenceno.
Una vez que la molécula está en estado líquido, el intermolecular $ceCH..F$ las interacciones de corto alcance también disminuyen debido al aumento del movimiento molecular; como resultado, el fluorbenceno y el benceno hierven relativamente cerca uno del otro ($pu84 ^circ C$ y $pu80 ^circ C$respectivamente).