Halogenerte derivater: Nomenklatur, Egenskaper, Bruk og Eksempler
Halogenerte derivater er alle de forbindelser som har et halogenatom; det vil si noen av elementene i gruppe 17 (F, Cl, Br, I). Disse elementene er forskjellige fra resten fordi de er mer elektronegative, og danner en rekke uorganiske og organiske halogenider.
De gassformige molekylene til halogenene er vist i det nedre bildet. Fra topp til bunn: fluor (F 2 ), klor (Cl 2 ), brom (Br 2 ) og jod (I 2 ). Hver av disse har kapasitet til å reagere med det store flertallet av elementene, selv blant sammenhengere av samme gruppe (interhalogen).
Således har de halogenerte derivatene formelen MX hvis det er et metallhalogenid, RX hvis det er alkyl og ArX hvis det er aromatisk. De to siste er i kategorien organiske halogenider. Stabiliteten av disse forbindelsene krever en energi "fordel" mot det opprinnelige gassformige molekylet.
Som regel danner fluor mer stabile halogenerte derivater enn jod. Årsaken er forskjellene mellom deres atomradius (de lilla kulene er mer voluminøse enn de gule).
Når atomradiusen økes, er overlappingen av orbitalene mellom halogenet og det andre atom fattigere, og derfor er bindingen svakere.
nomenklatur
Måten å betegne disse forbindelsene riktig er avhengig av om de er uorganiske eller organiske.
uorganiske partikler
Metallhalogenider består av en binding, ionisk eller kovalent, mellom et halogen X og et metall M (av gruppe 1 og 2, overgangsmetaller, tungmetaller, etc.).
I disse forbindelsene har alle halogener en oksidasjonstilstand på -1. Hvorfor? Fordi dens valensekonfigurasjoner er ns2np5.
Derfor trenger de bare å få en elektron til å fullføre valensoktetet, mens metallene oksyderes, og gir dem elektronene de har.
Således forblir fluor som F-, fluorid; Cl-, klorid; Br-, bromid; og I-, jodidet. MF ville bli kalt: fluor av (metall navn) (n), n er valensen av metallet bare når den har mer enn en. Når det gjelder metaller i gruppe 1 og 2, er det ikke nødvendig å nevne valensen.
eksempler
- NaF: natriumfluorid.
- CaCl 2 : kalsiumklorid.
- AgBr: sølvbromid.
- ZnI 2 : sinkjodid.
- CuCl: kobberklorid (I).
- CuCl 2 : kobber (II) klorid.
- TiCl 4 : titan (IV) klorid eller titantetraklorid.
Imidlertid kan hydrogen og ikke-metalliske elementer - selv halogener selv - også danne halogenider. I disse tilfellene er valensen av ikke-metall ikke navngitt på slutten:
- PCl 5 : fosforpentaklorid.
- BF 3 : bortrifluorid.
- AlI 3 : aluminiumtriiodid.
- HBr: hydrogenbromid.
- IF 7 : jod heptafluorid.
organisk
Uavhengig av om det er RX eller ArX, er halogenet kovalent bundet til et karbonatom. I disse tilfellene nevnes halogenene ved navnene deres, og resten av nomenklaturen avhenger av den molekylære strukturen til R eller Ar.
For det enkleste organiske molekylet, metan (CH4), oppnås følgende derivater ved å erstatte H for Cl:
- CH3Cl: klormetan.
- CH2CI2: diklormetan.
- CHCl3: triklormetan (kloroform).
- CCl 4 : tetraklormetan (karbonklorid (IV) eller karbontetraklorid).
Her består R av et enkelt karbonatom. Så, for andre alifatiske kjeder (lineær eller forgrenet) teller antall karboner som det er koblet til halogen fra:
CH3CH2CH2F: 1-fluororpropan.
Det forrige eksempel var det for et primært alkylhalogenid. I tilfelle at kjeden er forgrenet, velges den lengste kjeden som inneholder halogenet, og begynte å telle, slik at det blir så lite som mulig:
3-metyl-5-bromheksan
På samme måte skjer det for andre substituenter. På samme måte, for aromatiske halogenider heter halogenet og deretter resten av strukturen:
I det øvre bildet er forbindelsen kalt brombenzen vist, og fremhever bromatomet i brun.
egenskaper
Uorganiske halogenider
Uorganiske halogenider er ioniske eller molekylære faste stoffer, selv om de tidligere er mer rikelig. Avhengig av interaksjonene og ionradiusene til MX, vil den være løselig i vann eller i andre mindre polare løsningsmidler.
Ikke-metalliske halogenider (som bor) er vanligvis Lewis-syrer, som betyr at de aksepterer elektroner for å danne komplekser. På den annen side produserer halogenider (eller halogenider) av hydrogen oppløst i vann det som er kjent som hydrazider.
Dens smeltepunkt, kokepunkt eller sublimeringspunkt faller på elektrostatiske eller kovalente interaksjoner mellom metallet eller ikke-metallet med halogenet.
På samme måte spiller ioniske radioer en viktig rolle i disse egenskapene. For eksempel, hvis M + og X- har lignende størrelser, vil deres krystaller være mer stabile.
Organiske halogenider
De er polare. Hvorfor? Fordi forskjellen mellom elektronegativiteter mellom C og halogen skaper et permanent polart øyeblikk i molekylet. Også dette avtar når gruppe 17 går ned, fra C-F til C-I-lenken.
Uten å vurdere den molekylære strukturen til R eller Ar, øker det økende antall halogener direkte kokpunktene, siden de øker molarmassen og de intermolekylære interaksjonene (RC-X-X-CR). De fleste er ublandbare med vann, men kan oppløses i organiske løsningsmidler.
søknader
Anvendelsene av halogenerte derivater kan reservere sin egen tekst. De molekylære "partnerne" av halogenene er en nøkkelfaktor, da deres egenskaper og reaktivitet definerer bruken av derivatet.
Dermed er det blant de store mangfoldene av mulige bruksområder følgende skiller seg ut:
- De molekylære halogenene brukes til å lage halogenpærer, der den blir satt i kontakt med glødelampens glødelamper. Formålet med denne blandingen er å reagere halogen X med den fordampede volfram. Dette forhindrer avsetning på pærens overflate, noe som garanterer lengre levetid.
- Saltene av fluorider brukes i fluoridering av vann og tannkrem.
- Natrium- og kalsiumhypokloritter er to aktive stoffer i kommersielle blekemiddelløsninger (klor).
- Selv om de forverrer ozonlaget, brukes klorfluorkarboner (CFC) i aerosoler og kjølesystemer.
- Vinylklorid (CH2 = CHCl) er monomeren av polyvinylkloridpolymeren (PVC). På den annen side består Teflon, brukt som et anti-adherent materiale, av tetrafluoretylenpolymerkjeder (F 2 C = CF 2 ).
- De brukes i analytisk kjemi og organisk syntese til forskjellige formål; blant disse, syntesen av stoffer.
Ytterligere eksempler
Øvre bilde illustrerer skjoldbruskhormonet, som er ansvarlig for varmeproduksjonen, samt økningen av det generelle stoffskiftet i kroppen. Denne forbindelsen er et eksempel på et halogenert derivat tilstede i menneskekroppen.
Blant andre halogenerte forbindelser nevnes følgende:
- Diklorodifeniltrikloroetano (DDT), effektivt insektmiddel, men med alvorlige miljøpåvirkninger.
- Tinnklorid (SnCl 2 ), brukt som reduksjonsmiddel.
- Kloretan eller 1-kloretan (CH 3 CH 2 Cl), en lokal anestesi som virker raskt ved å kjøle ned huden.
- Dikloretylen (ClCH = CClH) og tetrakloretylen (Cl 2 C = CCl 2 ), brukt som løsningsmiddel i renseriindustrien.
