ХАЛОГЕНИРАНИ ПРОИЗВОДНИ: СВОЙСТВА, ПРИЛОЖЕНИЯ И ПРИМЕРИ - ХИМИЯ - 2025

На халогенирани производни са тези съединения, които притежават халогенен атом; тоест всеки от елементите от група 17 (F, Cl, Br, I). Тези елементи се различават от останалите по това, че са по-електроотрицателни, образувайки различни неорганични и органични халогениди.

Изображението по-долу показва газообразните молекули на халогените. От върха до дъното: флуор (F ₂), хлор (Cl ₂), бром (Вг ₂) и йод (I ₂). Всеки от тях има способността да реагира с по-голямата част от елементите, дори между съседни хора от същата група (интерхалогени).

Така халогенираните производни имат формула MX, ако е метален халид, RX ако е алкил и ArX ако е ароматен. Последните две са в категорията на органични халиди. Стабилността на тези съединения изисква енергийна „полза“ в сравнение с оригиналната молекула на газ.

По правило флуорът образува по-стабилни халогенирани производни от йода. Причината се дължи на разликите между техните атомни радиуси (лилавите сфери са по-обемни от жълтите).

С увеличаване на атомния радиус припокриването на орбиталите между халогена и другия атом е по-бедно и следователно връзката е по-слаба.

номенклатура

Правилният начин за назоваване на тези съединения зависи от това дали те са неорганични или органични.

неорганичен

Металните халиди се състоят от връзка, йонна или ковалентна, между халоген X и метал M (от групи 1 и 2, преходни метали, тежки метали и др.).

В тези съединения всички халогени имат окислително състояние -1. Защо? Тъй като валентните му настройки са ns ² np ^5.

Следователно те трябва да получат само един електрон, за да завършат валентния октет, докато металите се окисляват, давайки им електроните, които имат.

По този начин флуорът остава като F ^- флуорид; Cl ^-, хлорид; Br ^-, бромид; и I ^-, йодид. MF ще бъде наречен: (име на метал) флуорид (n), където n е валентността на метала, само когато той има повече от една. За металите от групи 1 и 2 не е необходимо да се назовава валентността.

Примери

- NaF: натриев флуорид.

- CaCl ₂: калциев хлорид.

- AgBr: сребърен бромид.

- ZnI ₂: цинков йодид.

- CuCl: меден (I) хлорид.

- CuCl ₂: меден (II) хлорид.

- TiCl ₄: титанов (IV) хлорид или титанов тетрахлорид.

Обаче водородът и неметалите - дори самите халогени - също могат да образуват халиди. В тези случаи валентността на неметала не е посочена в края:

- PCl ₅: фосфорен пентахлорид.

- BF ₃: бор трифлуорид.

- AlI ₃: алуминиев трийодид.

- HBr: бромоводород.

- АКО ₇: йоден хептафлуорид.

органичен

Независимо дали е RX или ArX, халогенът е ковалентно свързан с въглероден атом. В тези случаи халогените се споменават по име, а останалата част от номенклатурата зависи от молекулната структура на R или Ar.

За най-простата органична молекула, метан (СН ₄), следните заместители се получават чрез заместване на Н за Cl:

- СН ₃ Cl: хлорометан.

- CH ₂ Cl ₂: дихлорометан.

- хлороформ ₃: трихлорметан (хлороформ).

- CCl ₄: тетрахлорометан (въглерод (IV) хлорид или тетрахлорид на въглерода).

Тук R се състои от един въглероден атом. Така че за другите алифатни вериги (линейни или разклонени) се брои броят на въглеродните емисии, от които е свързан с халогена:

CH ₃ СН ₂ СН ₂ F: 1-флуорпропан.

Примерът по-горе беше този на първичен алкилхалид. В случай, че веригата е разклонена, се избира най-дългата, която съдържа халоген и броенето започва, оставяйки възможно най-малкото число:

3-метил-5-бромохексан

Същото се случва и при други заместители. По същия начин, за ароматни халогени халогенът е наречен и след това останалата част от структурата:

Горното изображение показва съединението, наречено бромобензен, с бромен атом, подчертан в кафяво.

Имоти

Неорганични халогениди

Неорганичните халиди са йонни или молекулни твърди вещества, въпреки че първите са по-обилни. В зависимост от взаимодействията и йонните радиуси на MX, той ще бъде разтворим във вода или други по-малко полярни разтворители.

Неметалните халиди (като борните халиди) обикновено са киселини на Люис, което означава, че приемат електрони за образуване на комплекси. От друга страна, водородните халиди (или халогенидите), разтворени във вода, произвеждат онези, известни като хидрациди.

Точките му на топене, кипене или сублимация попадат върху електростатичните или ковалентни взаимодействия между метала или неметала с халогена.

По същия начин йонните радиуси играят важна роля в тези свойства. Например, ако M ⁺ и X ^- са сходни по размер, кристалите им ще бъдат по-стабилни.

Органични халогениди

Те са полярни. Защо? Тъй като разликата в електроотрицателностите между С и халоген създава постоянен полярен момент в молекулата. По същия начин това намалява, когато група 17 се спуска, от връзката C - F до C - I.

Независимо от молекулната структура на R или Ar, нарастващият брой халогени оказват пряк ефект върху точките на кипене, тъй като увеличават моларната маса и междумолекулните взаимодействия (RC - XX - CR). Повечето са несмесими с вода, но могат да се разтварят в органични разтворители.

Приложения

Използването на халогенираните производни може да резервира собствен текст. Молекулните „партньори“ на халогени са ключов фактор, тъй като техните свойства и реактивност определят използването на производното.

Така сред голямото разнообразие от възможни приложения се открояват следните:

- Молекулярните халогени се използват за създаване на халогенни крушки, където той влиза в контакт с нажежената волфрамова нишка. Целта на тази смес е да реагира халогенът X с изпарения волфрам. По този начин се избягва отлагането му по повърхността на крушката, което му гарантира по-дълъг живот.

- Флуоридните соли се използват при флуориране на вода и пасти за зъби.

- Натриевите и калциевите хипохлорити са две активни агенти в търговските избелващи разтвори (хлор).

- Въпреки че увреждат озоновия слой, хлорофлуоровъглеводороди (CFCs) се използват в аерозоли и хладилни системи.

- винил хлорид (CH ₂ = СНС) е мономер на поливинил хлорид (PVC) полимер. От друга страна, тефлон, използван като незалепващо материал, се състои от полимерни вериги на тетрафлуоретилен (F ₂ С = CF ₂).

- Използват се в аналитична химия и органичен синтез за различни цели; сред тях е синтезът на наркотици.

Допълнителни примери

Горното изображение илюстрира хормона на щитовидната жлеза, отговорен за производството на топлина, както и за увеличаването на общия метаболизъм в организма. Това съединение е пример за халогенирано производно, присъстващо в човешкото тяло.

Сред другите халогенирани съединения се споменават следните:

- Дихлородифенилтрихлороетан (DDT), ефикасен инсектицид, но със сериозни въздействия върху околната среда.

- Калаен хлорид (SnCl ₂), използван като редуциращ агент.

- хлороетан или 1-хлороетан (CH ₃ CH ₂ Cl), локален анестетик, който действа бързо чрез охлаждане на кожата.

- дихлороетилен (ClCH = CClH) и тетрахлоретилен (С ₂ С = ССЦ ₂), които се използват като разтворители в почистване сух промишленост.

Препратки

1. Д-р Иън Хънт. Основна органична номенклатура IUPAC Халоалкани / Алкилни халогениди. Произведено на 4 май 2018 г. от: chem.ucalgary.ca
2. Ричард К. Бенкс. (Август 2000 г.). Номенклатура на органичните халогениди. Произведено на 04 май 2018 г. от: chemistry.boisestate.edu
3. Advameg, Inc. (2018). Органични халогенни съединения. Произведено на 04 май 2018 г. от: chemistryexplained.com
4. Органични халогенни съединения. Произведено на 04 май 2018 г. от: 4college.co.uk
5. Д-р Сехам Алтерарий. (2014). Органични халогенни съединения. Произведено на 04 май 2018 г. от: fac.ksu.edu.sa
6. Кларк Дж. Физични свойства на алкилни халиди. Произведено на 4 май 2018 г. от: chem.libretexts.org
7. Д-р Манал К. Рашид. Органични халиди. Произведено на 4 май 2018 г. от: comed.uobaghdad.edu.iq