Các dẫn xuất halogen: Danh pháp, tính chất, công dụng và ví dụ
Các dẫn xuất halogen là tất cả những hợp chất có nguyên tử halogen; nghĩa là, bất kỳ yếu tố nào của nhóm 17 (F, Cl, Br, I). Các yếu tố này khác với phần còn lại vì chúng có độ âm điện cao hơn, tạo thành nhiều loại halogen vô cơ và hữu cơ.
Các phân tử khí của các halogen được hiển thị trong hình dưới. Từ trên xuống dưới: flo (F 2 ), clo (Cl 2 ), brom (Br 2 ) và iốt (I 2 ). Mỗi trong số này có khả năng phản ứng với phần lớn các nguyên tố, ngay cả trong số các đồng loại của cùng một nhóm (interh halogen).
Do đó, các dẫn xuất halogen có công thức MX nếu nó là halogen kim loại, RX nếu là alkyl và ArX nếu nó thơm. Hai cuối cùng là trong thể loại halogen hữu cơ. Sự ổn định của các hợp chất này đòi hỏi một "lợi ích" năng lượng chống lại phân tử khí ban đầu.
Theo quy luật, flo hình thành các dẫn xuất halogen ổn định hơn so với iốt. Lý do là do sự khác biệt giữa bán kính nguyên tử của chúng (những quả cầu màu tím có độ xốp hơn so với những cái màu vàng).
Khi tăng bán kính nguyên tử, sự chồng chéo của các quỹ đạo giữa halogen và nguyên tử khác kém hơn và do đó, liên kết yếu hơn.
Danh pháp
Cách đặt tên chính xác cho các hợp chất này phụ thuộc vào việc chúng là vô cơ hay hữu cơ.
Vô cơ
Các halogen kim loại bao gồm một liên kết, ion hoặc cộng hóa trị, giữa halogen X và kim loại M (thuộc nhóm 1 và 2, kim loại chuyển tiếp, kim loại nặng, v.v.).
Trong các hợp chất này, tất cả các halogen đều có trạng thái oxy hóa -1. Tại sao? Bởi vì cấu hình hóa trị của nó là ns2np5.
Do đó, họ chỉ cần thu được một electron để hoàn thành octet hóa trị, trong khi các kim loại bị oxy hóa, mang lại cho chúng các electron mà chúng có.
Do đó, flo vẫn là F-, florua; Cl-, clorua; Br-, bromua; và I-, iodide. MF sẽ được đặt tên: florua của (tên của kim loại) (n), n là hóa trị của kim loại chỉ khi nó có nhiều hơn một. Trong trường hợp kim loại thuộc nhóm 1 và 2, không cần thiết phải đặt tên hóa trị.
Ví dụ
- NaF: natri florua.
- CaCl 2 : canxi clorua.
- AgBr: bạc bromua.
- ZnI 2 : kẽm iodua.
- CuCl: clorua đồng (I).
- CuCl 2 : clorua đồng (II).
- TiCl 4 : titan (IV) clorua hoặc titan tetraclorua.
Tuy nhiên, các nguyên tố hydro và phi kim loại - ngay cả bản thân halogen - cũng có thể tạo thành halogen. Trong những trường hợp này, hóa trị của phi kim loại không được đặt tên ở cuối:
- PCl 5 : pentachloride phốt pho.
- BF 3 : boron trifluoride.
- AlI 3 : nhôm triiodide.
- HBr: hydro bromide.
- NẾU 7 : heptafluoride iốt.
Hữu cơ
Bất kể đó là RX hay ArX, halogen được liên kết cộng hóa trị với một nguyên tử carbon. Trong những trường hợp này, các halogen được đề cập bằng tên của chúng và phần còn lại của danh pháp phụ thuộc vào cấu trúc phân tử của R hoặc Ar.
Đối với phân tử hữu cơ đơn giản nhất, metan (CH 4 ), các dẫn xuất sau đây thu được bằng cách thay thế H cho Cl:
- CH 3 Cl: Clorua.
- CH 2 Cl 2 : diclometan.
- CHCl 3 : trichlorometan (cloroform).
- CCl 4 : tetrachlorometan (carbon clorua (IV) hoặc carbon tetraclorua).
Ở đây R bao gồm một nguyên tử carbon duy nhất. Sau đó, đối với các chuỗi aliphatic khác (tuyến tính hoặc phân nhánh), số lượng cacbon được liên kết với halogen được tính:
CH 3 CH 2 CH 2 F: 1-fluorpropan.
Ví dụ trước đó là một halogenua chính. Trong trường hợp chuỗi được phân nhánh, chuỗi dài nhất chứa halogen được chọn và bắt đầu đếm, để lại càng ít càng tốt:
3-metyl-5-bromohexan
Trong cùng một cách nó xảy ra cho các nhóm thế khác. Tương tự như vậy, đối với halogen thơm, halogen được đặt tên và phần còn lại của cấu trúc:
Trong hình trên, hợp chất gọi là bromobenzene được hiển thị, làm nổi bật nguyên tử brom có màu nâu.
Thuộc tính
Halide vô cơ
Halide vô cơ là chất rắn ion hoặc phân tử, mặc dù trước đây là phong phú hơn. Tùy thuộc vào tương tác và bán kính ion của MX, nó sẽ hòa tan trong nước hoặc trong các dung môi ít phân cực khác.
Các halogen không kim loại (như boron) thường là axit Lewis, có nghĩa là chúng chấp nhận các electron để tạo thành phức chất. Mặt khác, halogenua (hoặc halogenua) hydro hòa tan trong nước tạo ra cái gọi là hydrazide.
Điểm nóng chảy, sôi hoặc thăng hoa của nó rơi vào tương tác tĩnh điện hoặc cộng hóa trị giữa kim loại hoặc phi kim loại với halogen.
Tương tự như vậy, radio ion đóng vai trò quan trọng trong các tính chất này. Ví dụ: nếu M + và X- có kích thước tương tự nhau, tinh thể của chúng sẽ ổn định hơn.
Halide hữu cơ
Họ là cực. Tại sao? Bởi vì sự khác biệt về độ âm điện giữa C và halogen tạo ra một khoảnh khắc cực vĩnh viễn trong phân tử. Ngoài ra, điều này giảm khi nhóm 17 hạ xuống, từ liên kết C-F đến C-I.
Không xem xét cấu trúc phân tử của R hoặc Ar, số lượng halogen tăng lên ảnh hưởng trực tiếp đến các điểm sôi, vì chúng làm tăng khối lượng mol và tương tác giữa các phân tử (RC-X-X-CR). Hầu hết là bất khả xâm phạm với nước, nhưng có thể hòa tan trong dung môi hữu cơ.
Công dụng
Việc sử dụng các dẫn xuất halogen có thể bảo lưu văn bản của riêng họ. Các "đối tác" phân tử của các halogen là một yếu tố chính, do các tính chất và khả năng tái hoạt động của chúng xác định việc sử dụng đạo hàm.
Do đó, trong số các đa dạng có thể sử dụng, nổi bật sau đây:
- Các halogen phân tử được sử dụng để tạo ra bóng đèn halogen, nơi nó được đặt tiếp xúc với dây tóc sợi đốt của vonfram. Mục đích của hỗn hợp này là phản ứng với halogen X với vonfram bay hơi. Điều này ngăn chặn sự lắng đọng trên bề mặt của bóng đèn, đảm bảo tuổi thọ lâu hơn.
- Các muối của florua được sử dụng trong fluoride của nước và kem đánh răng.
- Natri và canxi hypochlorite là hai chất hoạt động trong dung dịch làm trắng thương mại (clo).
- Mặc dù chúng làm suy giảm tầng ozone, chlorofluorocarbons (CFC) được sử dụng trong bình xịt và hệ thống làm mát.
- Vinyl clorua (CH 2 = CHCl) là monome của polyme polyvinyl clorua (PVC). Mặt khác, Teflon, được sử dụng làm vật liệu chống dính, bao gồm các chuỗi polymer tetrafluoroetylen (F 2 C = CF 2 ).
- Chúng được sử dụng trong hóa học phân tích và tổng hợp hữu cơ cho các mục đích khác nhau; Trong số này, tổng hợp các loại thuốc.
Ví dụ bổ sung
Hình ảnh trên minh họa hormone tuyến giáp, chịu trách nhiệm sản xuất nhiệt cũng như sự gia tăng quá trình trao đổi chất nói chung trong cơ thể. Hợp chất này là một ví dụ về một dẫn xuất halogen trong cơ thể con người.
Trong số các hợp chất halogen khác, sau đây được đề cập:
- Dichlorodifeniltricloroetano (DDT), thuốc trừ sâu hiệu quả nhưng có tác động nghiêm trọng đến môi trường.
- Tin Clorua (SnCl 2 ), dùng làm chất khử.
- Cloroethane hoặc 1-chloroethane (CH 3 CH 2 Cl), một loại thuốc gây tê tại chỗ có tác dụng nhanh chóng bằng cách làm mát da.
- Dichloroetylen (ClCH = CClH) và tetrachloroen (Cl 2 C = CCl 2 ), được sử dụng làm dung môi trong công nghiệp giặt khô.
