HALOGENIERTE DERIVATE: EIGENSCHAFTEN, VERWENDUNGEN UND BEISPIELE - CHEMIE - 2025

Die halogenierten Derivate sind solche Verbindungen, die ein Halogenatom besitzen; das heißt, eines der Elemente der Gruppe 17 (F, Cl, Br, I). Diese Elemente unterscheiden sich von den anderen dadurch, dass sie elektronegativer sind und eine Vielzahl anorganischer und organischer Halogenide bilden.

Das Bild unten zeigt die gasförmigen Moleküle der Halogene. Von oben nach unten: Fluor (F ₂ ), Chlor (Cl ₂ ), Brom (Br ₂ ) und Jod (I ₂ ). Jedes von diesen hat die Fähigkeit, mit der überwiegenden Mehrheit der Elemente zu reagieren, selbst zwischen Kongeneren derselben Gruppe (Interhalogene).

Somit haben halogenierte Derivate die Formel MX, wenn es sich um ein Metallhalogenid handelt, RX, wenn es Alkyl ist, und ArX, wenn es aromatisch ist. Die letzten beiden gehören zur Kategorie der organischen Halogenide. Die Stabilität dieser Verbindungen erfordert einen Energie "Vorteil" im Vergleich zum ursprünglichen Gasmolekül.

In der Regel bildet Fluor stabilere halogenierte Derivate als Jod. Der Grund liegt in den Unterschieden zwischen ihren Atomradien (die violetten Kugeln sind voluminöser als die gelben).

Mit zunehmendem Atomradius ist die Überlappung der Orbitale zwischen dem Halogen und dem anderen Atom schlechter und daher ist die Bindung schwächer.

Nomenklatur

Die richtige Benennung dieser Verbindungen hängt davon ab, ob sie anorganisch oder organisch sind.

Anorganisch

Metallhalogenide bestehen aus einer ionischen oder kovalenten Bindung zwischen einem Halogen X und einem Metall M (aus den Gruppen 1 und 2, Übergangsmetallen, Schwermetallen usw.).

In diesen Verbindungen haben alle Halogene eine Oxidationsstufe von -1. Warum? Weil seine Valenzeinstellungen ns ² np ^{5 sind.}

Daher müssen sie nur ein Elektron gewinnen, um das Valenzoktett zu vervollständigen, während Metalle oxidieren und ihnen die Elektronen geben, die sie haben.

Somit bleibt das Fluor als F ^- , Fluorid; Cl ^- , Chlorid; Br ^- , Bromid; und das I ^- , Jodid. MF würde benannt werden: (Metallname) Fluorid (n), wobei n die Wertigkeit des Metalls nur ist, wenn es mehr als eins hat. Für Metalle der Gruppen 1 und 2 ist es nicht erforderlich, die Valenz zu benennen.

Beispiele

- NaF: Natriumfluorid.

- CaCl ₂ : Calciumchlorid.

- AgBr: Silberbromid.

- ZnI ₂ : Zinkiodid.

- CuCl: Kupfer (I) chlorid.

- CuCl ₂ : Kupfer (II) -chlorid.

- TiCl ₄ : Titan (IV) -chlorid oder Titantetrachlorid.

Wasserstoff und Nichtmetalle - auch Halogene selbst - können jedoch auch Halogenide bilden. In diesen Fällen wird die Wertigkeit des Nichtmetalls am Ende nicht benannt:

- PCl ₅ : Phosphorpentachlorid.

- BF ₃ : Bortrifluorid.

- AlI ₃ : Aluminiumtriiodid.

- HBr: Bromwasserstoff.

- IF ₇ : Jodheptafluorid.

Bio

Unabhängig davon, ob es sich um RX oder ArX handelt, ist Halogen kovalent an ein Kohlenstoffatom gebunden. In diesen Fällen werden die Halogene namentlich erwähnt, und der Rest der Nomenklatur hängt von der Molekülstruktur von R oder Ar ab.

Für das einfachste organische Molekül, Methan (CH ₄ ), werden die folgenden Derivate erhalten, indem Cl durch H ersetzt wird:

- CH ₃ Cl: Chlormethan.

- CH ₂ Cl ₂ : Dichlormethan.

- CHCl ₃ : Trichlormethan (Chloroform).

- CCl ₄ : Tetrachlormethan (Kohlenstoff (IV) chlorid oder Tetrachlorkohlenstoff).

Hier besteht R aus einem einzelnen Kohlenstoffatom. Für andere aliphatische Ketten (linear oder verzweigt) wird also die Anzahl der Kohlenstoffe gezählt, von denen es an das Halogen gebunden ist:

CH ₃ CH ₂ CH ₂ F: 1-Fluorpropan.

Das obige Beispiel war das eines primären Alkylhalogenids. Für den Fall, dass die Kette verzweigt ist, wird die längste Kette ausgewählt, die das Halogen enthält, und die Zählung beginnt, wobei die kleinstmögliche Anzahl übrig bleibt:

3-Methyl-5-bromhexan

Gleiches gilt für andere Substituenten. Ebenso wird für aromatische Halogenide das Halogen und dann der Rest der Struktur benannt:

Das obere Bild zeigt die Verbindung namens Brombenzol, wobei das Bromatom braun hervorgehoben ist.

Eigenschaften

Anorganische Halogenide

Anorganische Halogenide sind ionische oder molekulare Feststoffe, obwohl erstere häufiger vorkommen. Abhängig von den Wechselwirkungen und Ionenradien von MX ist es in Wasser oder anderen weniger polaren Lösungsmitteln löslich.

Nichtmetallische Halogenide (wie Borhalogenide) sind im Allgemeinen Lewis-Säuren, was bedeutet, dass sie Elektronen zur Bildung von Komplexen aufnehmen. Andererseits erzeugen in Wasser gelöste Halogenwasserstoffe (oder Halogenide) sogenannte Hydracide.

Seine Schmelz-, Siede- oder Sublimationspunkte hängen von den elektrostatischen oder kovalenten Wechselwirkungen zwischen dem Metall oder Nichtmetall mit dem Halogen ab.

Ebenso spielen Ionenradien bei diesen Eigenschaften eine wichtige Rolle. Wenn beispielsweise M ⁺ und X ^- ähnlich groß sind, sind ihre Kristalle stabiler.

Organische Halogenide

Sie sind polar. Warum? Weil der Unterschied in der Elektronegativität zwischen C und Halogen ein permanentes polares Moment im Molekül erzeugt. Ebenso nimmt dies ab, wenn Gruppe 17 von der CF-Bindung zu CF absteigt.

Unabhängig von der Molekülstruktur von R oder Ar hat die zunehmende Anzahl von Halogenen einen direkten Einfluss auf die Siedepunkte, da sie die Molmasse und die intermolekularen Wechselwirkungen (RC - XX - CR) erhöhen. Die meisten sind mit Wasser nicht mischbar, können sich jedoch in organischen Lösungsmitteln lösen.

Anwendungen

Die Verwendung der halogenierten Derivate könnte ihren eigenen Text behalten. Die molekularen "Partner" von Halogenen sind ein Schlüsselfaktor, da ihre Eigenschaften und Reaktivitäten die Verwendung des Derivats bestimmen.

Unter der großen Vielfalt der Verwendungsmöglichkeiten fallen daher folgende auf:

- Mit molekularen Halogenen werden Halogenlampen erzeugt, die mit dem glühenden Wolframfaden in Kontakt kommen. Der Zweck dieser Mischung besteht darin, das Halogen X mit dem verdampften Wolfram zu reagieren. Auf diese Weise wird die Ablagerung auf der Oberfläche des Kolbens vermieden und eine längere Lebensdauer garantiert.

- Fluoridsalze werden zur Fluoridierung von Wasser und Zahnpasten verwendet.

- Natrium- und Calciumhypochlorite sind zwei Wirkstoffe in handelsüblichen Bleichlösungen (Chlor).

- Obwohl sie die Ozonschicht schädigen, werden Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) in Aerosolen und Kühlsystemen verwendet.

- Vinylchlorid (CH ₂ = CHCl) ist das Monomer des Polyvinylchlorid (PVC) -Polymers. Andererseits besteht Teflon, das als Antihaftmaterial verwendet wird, aus Polymerketten von Tetrafluorethylen (F ₂ C = CF ₂ ).

- Sie werden in der analytischen Chemie und der organischen Synthese für verschiedene Zwecke verwendet. unter diesen die Synthese von Arzneimitteln.

Zusätzliche Beispiele

Das obere Bild zeigt das Schilddrüsenhormon, das für die Wärmeerzeugung sowie die Steigerung des allgemeinen Stoffwechsels im Körper verantwortlich ist. Diese Verbindung ist ein Beispiel für ein halogeniertes Derivat, das im menschlichen Körper vorhanden ist.

Unter anderen halogenierten Verbindungen werden die folgenden erwähnt:

- Dichlordiphenyltrichlorethan (DDT), ein wirksames Insektizid mit schwerwiegenden Umweltauswirkungen.

- Zinnchlorid (SnCl ₂ ) als Reduktionsmittel.

- Chlorethan oder 1-Chlorethan (CH ₃ CH ₂ Cl), ein topisches Anästhetikum, das durch Abkühlen der Haut schnell wirkt.

- Dichlorethylen (ClCH = CClH) und Tetrachlorethylen (Cl ₂ C = CCl ₂ ), die als Lösungsmittel in der chemischen Reinigungsindustrie verwendet werden.

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