Derivaţii halogenaţi: importanţa şi proprietăţile fizice
383 vizualizări · 13 voturi
Raportează o problemă
Descrie pe scurt problema sau sugestia ta. Vom primi automat și pagina de pe care scrii.
Mulțumim!
Mesajul tău a ajuns la noi. Vom analiza problema cât de curând.
Derivaţii halogenaţi sau compuşii halogenaţi sunt compuşii organici care conţin drept grupă funcţională unul sau mai mulţi atomi de halogen. Derivaţii halogenaţi sunt o clasă de compuşi cu structuri foarte diverse.
Formula generală a derivaţilor halogenaţi: R – X, unde R este radicalul hidrocarbonat, iar X poate fi F, Cl, Br, sau I.
În funcţie de natura halogenului, derivaţii halogenaţi pot fi derivaţi fluoruraţi, cloruraţi, bromuraţi sau ioduraţi.
În funcţie de numărul atomilor de halogen, derivaţii halogenaţi pot fi: derivaţi monohalogenaţi (care conţin un singur atom de halogen), şi derivaţi polihalogenaţi (care conţin doi sau mai mulţi atomi de halogen).
Derivaţii polihalogenaţi se împart, la rândul lor, în:
- derivaţi polihalogenaţi geminli: atomii de halogen sunt legaţi de acelaşi atom de carbon;
- derivaţi polihalogenaţi vicinali: atomii de halogen sunt legaţi de atomi de carbon vecini;
- derivaţi polihalogenaţi izolaţi: atomii de halogen sunt legaţi de atomi de carbon îndepărtaţi.
În funcţie de natura radicalului hidrocarbonat, derivaţii halogenaţi pot fi:
- compuşi alifatici saturaţi;
- compuşi alifatici nesaturaţi;
- compuşi halogenaţi aromatici.
În funcţie de reactivitatea în reacţia de substituţie, derivaţii halogenaţi pot fi:
- derivaţi halogenaţi cu reactivitate normală: aceştia au atomul de halogen legat de un atom de carbon hibridizat sp3, care la rândul lui, este legat de un atom de carbon hibridizat sp3;
- derivaţi halogenaţi cu reactivitate scăzută: aceştia au atomul de halogen legat de un atom de carbon hibridizat sp2 dintr-o legătură dublă (derivaţi halogenaţi vinilici) sau dintr-un nucleu aromatic (derivaţi halogenaţi arilici);
- derivaţi halogenaţi cu reactivitate mărită: aceştia au atomul de halogen legat de un atom de carbon hibridizat sp3 din poziţia alilică sau benzilică, sau au atomul de halogen legat de un atom de carbon terţiar.
Nomenclatura compuşilor halogenaţi, conform IUPAC:
Compuşii halogenaţi se denumesc prin adăugarea prefixelor fluoro-, cloro-, bromo- sau iodo- la numele hidrocarburii halogenate. În acelaşi timp se precizează şi poziţia halogenului în catenă. De asemenea, se precizează şi numărul atomilor de halogen prin cifrele şi prefixele corespunzătoare. Atomii de halogen se denumesc în ordine alfabetică.
Exemplu – Denumirea unui derivat halogenat:
2-bromo-1-cloropropan
Legăturile C – X sunt legături covalente polare.
Legătura C – F este cea mai puternică, iar legătura C – I este cea mai slabă şi se desface cel mai uşor în reacţiile chimice. Deci compuşii ioduraţi sunt cei mai reactivi dintre compuşii halogenaţi, iar compuşii fluoruraţi sunt compuşii cei mai puţin reactivi.
Proprietăţi fizice ale derivaţilor halogenaţi:
Derivaţii halogenaţi se întâlnesc în toate stările de agregare, majoritatea fiind lichide la temperatura camerei.
Derivaţii halogenaţi sunt insolubili în apă, şi sunt solubili în hidrocarburi, alcooli sau eteri.
Densitatea derivaţilor halogenaţi este mai mare decât densitatea hidrocarburilor corespunzătoare. Unii derivaţi halogenaţi, în special cei ioduraţi, bromuraţi şi polihalogenaţi au densităţi mai mari decât densitatea apei.
Derivaţii halogenaţi se obţin uşor din toate clasele de hidrocarburi prin reacţii de substituţie şi de adiţie. Din această cauză sunt intermediari foarte importanţi pentru obţinerea altor compuşi organici cu diverse funcţiuni precum alcooli, compuşi carbonilici, acizi carboxilici, amine, alchene, alchine, etc.
Derivaţii halogenaţi au aplicaţii practice importante; sunt utilizaţi în industria maselor plastice, a cauciucurilor sintetice, în medicină, etc.
Derivații halogenați reprezintă o clasă foarte importantă de compuși organici cu funcțiuni simple.
Sunt intermediari importanți în multe sintezii organice, având avantajul că se obțin ușor din toate clasele de hidrocarburi,
prin reacții de substituție și de adiție.
Mai departe din compușii halogenați
se obțin compuși organici cu diverse alte funcțiuni, precum alcol, compuși carbonilici,
acid carboxilic, amine, și chiar și alchene și alchine și mulți alți compuși.
Lângă asta, compușii halogenați au aplicații practice extrem de importante în viața noastră de zi cu zi.
Îi utilizăm în industria cauciucurilor sintetice, a maselor plastice, în agricultură ca antidăunători și chiar și în medicină ca anestezice.
Mulți antidăunători, adică insecticide, fungicide, herbicide, sunt compuși halogenați.
Utilizarea lor a îmbunătățit considerabil producția de rană la nivel mondial,
deci a fost utilizat pe scară largă în agricultură după cel de-al doilea râzboi mondial.
Însă ulterior s-a observat că unii dintre acești derivati halogenați au un impact nefast asupra organismului.
De exemplu, descoperirea DDT-ului în 1939 a fost considerată un miracol.
DDT-ul, sau mai precis diclorodifeniltricloroetanul, este un derivat halogenat utilizat ca insecticid.
Însă cercetările ulterioare au demonstrat efectele sale toxice asupra organismului,
astfel că, la ora actuală, utilizarea lui e interzisă în mai multe țări.
Un alt compus halogenat important este diclorodiflorometanul, numit și freon.
Freonul e un gaz ușor lichefiabil, neinflamabil și netoxic.
Îl utilizăm ca gen frigorific și ca gen de pulverizare.
Deși, din punct de vedere chimic, freonul este inactiv pe suprafața Pământului,
s-a constatat că este una din substanțele care distrug stratul de ozon din atmosferă.
Din acest motiv, s-a limitat fabricarea și utilizarea freonului.
Așadar, compușuri organici care conțindră grupă funcțională unul sau mai mulți atomi de halogen
se numesc derivati halogenați sau compuși halogenați.
Derivații halogenați sunt o clasă de compuși cu structuri foarte diverse.
Formula lor generală este RX, unde R este radicalul hidrocarbonat,
iar X poate fi flor, clor, brom sau iod.
Dar asta nu înseamnă că acești compuși conțin numai câte un atom de halogen în moleculă.
Proprietățile lor depinde tipul halogenului, de numărul atomilor de halogen în moleculă,
dar și depoziția lor în catena de hidrocarbură.
Toate aceste aspecte structurale sunt criterii de clasificare a compușilor halogenați.
Deci, în funcție de natura halogenului, avem derivați florurați,
clorurați,
bromurați
și iodurați.
În funcție de numărul atomilor de halogen din moleculă,
avem derivați monohalogenați, aceștia conțin în moleculă un singur atom de halogen,
și derivați polihalogenați, care conțin în moleculă mai mulți atomi de halogen.
Compușii polihalogenați pot fi la rândul lor derivați geminali, vicinali sau izolati.
În cazul derivaților geminali, atomii de halogen sunt legați de același atom de carbon.
Derivații vicinali au atomii de halogen legați de atom de carbon vecini,
iar cei izolați au atomii de halogen legați de atom de carbon mai depărtați.
Compușii halogenați mai sunt clasificați și după natura radicalului hidrocarbonat.
Pot fi compuși alifatici saturați, când atomul de halogen e legat de un radical saturat,
sau pot fi compuși alifatici nesaturați, când atomul de halogen e legat de un radical nesaturat.
În cazul compușilor halogenați aromatici, atomul de halogen e legat de un radical aromatic.
Un alt criteriu de clasificare al compușilor halogenați este în funcție de reactivitatea lor în reacția de substituție.
Astfel, avem compuși halogenați cu reactivitate normală.
Aceștia au atomul de halogen legat de un atom de carbon hibridizat SP3,
care, la rândul lui, e legat de un alt atom de carbon hibridizat SP3.
Derivații cu reactivitate scăzută au atomul de halogen legat de un atom de carbon hibridizat SP2,
dintr-o legătură dublă sau dintr-un nucleu aromatic.
E vorba de derivații halogenați vinilici și arilici.
Molecula lor se află câte un orbital pi extins, la obtinerea căruia participă și un orbital p dielectronic al atomului de halogen.
Perechea de electron din orbitalul p al halogenului este delocalizată în acest orbital pi extins.
În consecință, legătura carbon-halogen are caracter parțial de legătură dublă.
Astfel, derivații halogenați nesaturați și aromatici sunt mai puțin reactivi față de anumit reactanți.
Derivații halogenați cu reactivitate mărită au atomul de halogen legat de un atom de carbon hibridizat SP3
din poziția alinică,
benzilică
sau un atom de carbon terțiar.
În ceea ce privește nomenclatura compușilor halogenați, conform IUPAC, aceștia se denumesc prin adăugarea prefixelor
floro, cloro, bromo și iodo la numele hidrocarburii.
În același timp, se indică poziția halogenului în catenă, cât și numărul atomilor de halogen prin cifrele și prefixele corespunzătoare.
Ai trebui să ținem cont și de faptul că atomii de halogen se denumesc în ordine alfabetică.
Așadar, avem aici derivatul clorurat al metanului, adică clorometanul.
În paralel, se folosesc și denumiri uzuale în care compusul halogenat este considerat o halogenură a restului hidrocarbonat.
În acest caz, denumirea uzuală este clorură de metil.
Următorul compus din tabel este cloroetena sau clorura de vinil.
Începând cu compușii care au 3 sau mai mulți atomi de carbon, precizăm în denumire și poziția halogenului.
Așadar, avem aici 1 cloropropanul sau clorura de propil și 3 cloropropena sau clorura de alil.
Ultimii doi compuși sunt 2-bromo-1-cloropropanul și 1-cloro-1-iodopropanul.
Observăm că acesta este un derivat halogenat vicinal, iar acesta este un derivat halogenat geminal.
Cât despre proprietățile derivaților halogenați, acestea sunt, bineînțeles, influențate de structura lor.
Legăturile carbon-halogen sunt legături covalente polare.
Electronii puși în comun între atomul de carbon și cel de halogen sunt deplasați spre atomul de halogen,
deoarece acesta este mai electronegativ decât atomul de carbon.
După cum știm deja, cel mai electronegativ dintre halogeni este florul, iar electronegativitatea halogenilor scade în această ordine.
Flor, clor, brom și iod, deci cu iodul fiind cel mai puțin electronegativ.
În aceeași ordine, legăturile covalente carbon-flor, carbon-clor, carbon-brom și carbon-iod crește lungimea și scade tăria acestor legături.
În consecință, legătura carbon-iod este cea mai slabă și se desface cel mai ușor în reacțiile chimice.
Astfel, derivații iodurați sunt cei mai reactivi, iar reactivitatea derivaților halogenați crește în această ordine.
În funcție de numărul legăturilor carbon-halogen, dar și în funcție de orientarea lor în spațiu, moleculele derivaților halogenați pot fi polare sau nepolare.
Spre exemplu, molecula de clorometan este o moleculă polară, însă molecula tetraclorului de carbon este nepolară, deși conține legături covalente polare.
În cazul moleculelor precum tetraclorula de carbon, vectorii în moment de dipola ai legăturilor se anulează reciproc datorită simetriei.
Astfel, molecula va fi nepolară.
În ceea ce privește proprietățile fizice, compușii halogenați există în toate stările de agregare, majoritatea fiind substanțe lichide.
Sunt insolubili în apă, dar sunt solubili în solvenți organici precum hidrocarburi, alcool sau eteri.
Densitatea derivaților halogenați e mai mare decât densitatea hidrocarburilor corespunzătoare.
Unii compuși halogenați, în special cei iodurați, bromurați și polihalogenați, au densități mai mari decât apa.
Dacă ne gândim la lectiile trecute despre proprietățile chimice ale hidrocarburilor, ne dăm seama că știm deja câteva reacții de obținere a compușilor halogenați.
Spre exemplu, în reacția de clorurare a metanului, atomii de hidrogen sunt substituiți de atomii de clor, iar astfel rezultă un amestec de derivați clorurați.
De asemenea, se mai pot obține derivați halogenați prin adiția halogenilor sau a acizilor halogenați la hidrocarburile nesaturate.
Iar derivații halogenați aromatici se obțin prin reacția renelor cu clorul sau cu bromul.
Compușii halogenați pot reacționa cu mult reactanți organici și chiar anorganici.
Lecția viitoare vom vedea câteva dintre reacțiile chimice cele mai importante ale derivațiilor halogenați.
Comentarii (0)
Niciun comentariu încă.