المشتقات المهلجنة: التسميات والخصائص والاستخدامات والأمثلة
المشتقات المهلجنة هي كل تلك المركبات التي تمتلك ذرة هالوجين ؛ وهذا هو ، أي من عناصر المجموعة 17 (F ، Cl ، Br ، I). هذه العناصر تختلف عن بقية لأنها أكثر الكترونية ، وتشكيل مجموعة متنوعة من الهاليدات غير العضوية والعضوية.
تظهر الجزيئات الغازية للهالوجين في الصورة السفلية. من الأعلى إلى الأسفل: الفلور (F 2 ) ، الكلور (Cl 2 ) ، البروم (Br 2 ) واليود (I 2 ). كل من هذه لديه القدرة على التفاعل مع الغالبية العظمى من العناصر ، حتى بين متجانسات نفس المجموعة (interhalogen).
وبالتالي ، فإن المشتقات المهلجنة لها الصيغة MX إذا كانت هاليد فلز ، RX إذا كانت ألكيل وأركس إذا كانت عطرية. الأخيران في فئة هاليدات العضوية. يتطلب استقرار هذه المركبات "فائدة" ضد الجزيء الغازي الأصلي.
وكقاعدة عامة ، يشكل الفلور مشتقات مهلجنة أكثر استقرارًا من اليود. والسبب في ذلك هو الاختلافات بين نصف قطرها الذري (الأجسام الأرجواني أكثر كثافة من تلك الصفراء).
عند زيادة نصف القطر الذري ، يكون تداخل المدارات بين الهالوجين والذرة الأخرى أضعف وبالتالي تكون الرابطة أضعف.
تسمية
تعتمد طريقة تسمية هذه المركبات بشكل صحيح على ما إذا كانت غير عضوية أو عضوية.
غير العضوي
تتكون هاليدات المعادن من رابطة ، أيونية أو تساهمية ، بين الهالوجين X والمعادن M (من المجموعتين 1 و 2 ، المعادن الانتقالية ، المعادن الثقيلة ، إلخ).
في هذه المركبات جميع الهالوجينات لديها حالة أكسدة -1. لماذا؟ لأن تكوينات التكافؤ به هي ns2np5.
لذلك ، يحتاجون إلى كسب إلكترون واحد فقط لإكمال ثمان التكافؤ ، بينما تتأكسد المعادن ، مما يعطيهم الإلكترونات التي لديهم.
وهكذا ، يبقى الفلور كما F- ، الفلورايد. الكلور ، كلوريد. بروميد ؛ و I- ، يوديد. سيتم تسمية MF: فلورايد (اسم المعدن) (n) ، n هو تكافؤ المعدن فقط عندما يحتوي على أكثر من واحد. في حالة معادن المجموعة 1 و 2 ، ليس من الضروري تسمية التكافؤ.
أمثلة
- NaF: فلوريد الصوديوم.
- CaCl 2 : كلوريد الكالسيوم.
- AgBr: بروميد الفضة.
- ZnI 2 : الزنك يوديد.
- CuCl: كلوريد النحاس (I).
- CuCl 2 : كلوريد النحاس (II).
- TiCl 4 : كلوريد التيتانيوم (IV) أو رابع كلوريد التيتانيوم.
ومع ذلك ، فإن العناصر الهيدروجينية وغير المعدنية - حتى الهالوجينات نفسها - يمكن أن تشكل أيضًا هاليدات. في هذه الحالات ، لم يتم تحديد تكافؤ المعادن غير المعدنية في النهاية:
- PCL 5 : خماسي كلوريد الفسفور.
- BF 3 : البورون ثلاثي الفلوريد.
- علي 3 : ثلاثي ألومنيوم.
- HBr: بروميد الهيدروجين.
- إذا كان رقم 7 : اليود heptafluoride.
عضوي
بغض النظر عما إذا كان RX أو ArX ، فإن الهالوجين مرتبط تساهميًا بذرة كربون. في هذه الحالات يتم ذكر الهالوجينات بأسمائها ، ويعتمد باقي المصطلح على التركيب الجزيئي لـ R أو Ar.
للحصول على أبسط جزيء عضوي ، الميثان (CH 4 ) ، يتم الحصول على المشتقات التالية عن طريق استبدال H لـ Cl:
- CH 3 Cl: كلورو ميثان.
- CH 2 Cl 2 : ثنائي كلورو الميثان.
- CHCl 3 : ثلاثي كلورو ميثان (الكلوروفورم).
- CCl 4 : رابع كلورو ميثان (كلوريد الكربون (IV) أو رابع كلوريد الكربون).
هنا يتكون R من ذرة كربون واحدة. ثم ، بالنسبة للسلاسل الأليفاتية الأخرى (الخطية أو المتفرعة) ، يتم حساب عدد الكربونات التي يرتبط بها الهالوجين:
CH 3 CH 2 CH 2 F: 1-florpropane.
المثال السابق هو مثال هاليد الألكيل الأولي. في حالة تشعب السلسلة ، يتم اختيار أطول سلسلة تحتوي على الهالوجين وبدأت في العد ، مما يجعلها أقل عدد ممكن:
3-ميثيل-5-bromohexane
بنفس الطريقة يحدث ذلك للبدائل الأخرى. وبالمثل ، بالنسبة للهاليدات العطرية ، يتم تسمية الهالوجين ثم باقي الهيكل:
في الصورة العليا يظهر المركب المسمى بروموبينزين ، مع إبراز ذرة البروم باللون البني.
خصائص
هاليدات غير عضوية
الهاليدات غير العضوية عبارة عن مواد صلبة أيونية أو جزيئية ، على الرغم من أن الأوليد أكثر وفرة. وفقًا للتفاعلات وأنصاف الأيونات لـ MX ، سيكون قابل للذوبان في الماء أو في مذيبات أخرى أقل قطبية.
عادة ما تكون الهاليدات غير المعدنية (مثل البورون) أحماض لويس ، مما يعني أنها تقبل الإلكترونات لتكوين مجمعات. من ناحية أخرى ، تنتج هاليدات (أو هاليدات) الذائبة في الماء ما يعرف باسم هيدرازيدات.
تقع نقاط الانصهار أو الغليان أو التسامي على التفاعلات الإلكتروستاتيكية أو التساهمية بين المعدن أو غير المعدني مع الهالوجين.
وبالمثل ، تلعب أجهزة الراديو الأيونية دورًا مهمًا في هذه الخصائص. على سبيل المثال ، إذا كان M + و X- لهما أحجام متماثلة ، فستكون بلوراتهما أكثر ثباتًا.
هاليدات عضوية
هم القطبية. لماذا؟ لأن اختلاف الكهربية بين C والهالوجين يخلق لحظة قطبية دائمة في الجزيء. أيضًا ، يتناقص هذا مع هبوط المجموعة 17 ، من الرابط C-F إلى C-I.
دون النظر في التركيب الجزيئي لـ R أو Ar ، تؤثر الأعداد المتزايدة من الهالوجينات بشكل مباشر على نقاط الغليان ، لأنها تزيد من الكتلة المولية والتفاعلات بين الجزيئات (RC-X-X-CR). معظمها غير قابل للمزج مع الماء ، ولكن يمكن أن تذوب في المذيبات العضوية.
تطبيقات
استخدامات المشتقات المهلجنة يمكن أن تحجز نصها الخاص. يعد "الشركاء" الجزيئيون للهالوجين عاملًا رئيسيًا ، نظرًا لأن خواصهم وأنشطتهم تحدد استخدامات المشتق.
وبالتالي ، من بين التنوع الكبير في الاستخدامات الممكنة ، يبرز ما يلي:
- يتم استخدام الهالوجينات الجزيئية لإنشاء مصابيح الهالوجين ، حيث يتم وضعها في اتصال مع خيوط التنغستن المتوهجة. الغرض من هذا الخليط هو تفاعل الهالوجين X مع التنغستن المتبخر. هذا يمنع ترسب على سطح المصباح ، مما يضمن حياة أطول.
- يتم استخدام أملاح الفلوريد في فلورة الماء ومعاجين الأسنان.
- هيبوكلوريت الصوديوم والكالسيوم عاملان نشيطان في محاليل التبييض التجارية (الكلور).
- على الرغم من تدهور طبقة الأوزون ، فإن مركبات الكربون الكلورية فلورية (CFCs) تستخدم في الأيروسولات وأنظمة التبريد.
- كلوريد الفينيل (CH 2 = CHCl) هو مونومر بوليمر كلوريد البوليفينيل (PVC). من ناحية أخرى ، يتكون تفلون ، المستخدم كمواد مضادة للالتصاق ، من سلاسل بوليمر رباعي فلورو إيثيلين (F 2 C = CF 2 ).
- تستخدم في الكيمياء التحليلية والتوليف العضوي لأغراض مختلفة ؛ من بين هذه ، توليف المخدرات.
أمثلة إضافية
توضح الصورة العليا هرمون الغدة الدرقية ، المسؤول عن إنتاج الحرارة وكذلك زيادة التمثيل الغذائي العام في الجسم. هذا المركب هو مثال على وجود مشتق مهلجن في جسم الإنسان.
من بين المركبات المهلجنة الأخرى ، تم ذكر ما يلي:
- Dichlorodifeniltricloroetano (DDT) ، مبيد حشري فعال ولكن له آثار بيئية خطيرة.
- كلوريد القصدير (SnCl 2 ) ، يستخدم كعامل اختزال.
- كلورو إيثان أو كلورو إيثان (CH 3 CH 2 Cl) ، وهو مخدر موضعي يعمل بسرعة عن طريق تبريد الجلد.
- ثنائي كلورو إيثيلين (ClCH = CClH) ورابع كلورو إيثيلين (Cl 2 C = CCl 2 ) ، يستخدم كمذيبات في صناعة التنظيف الجاف.
