Haloalkaan

Haloalkanen zijn een groep van chemische verbindingen, zoals alkanen zoals methaan of ethaan, met één of meer halogenen, zoals chloor of fluor, in het kader van zijn structuur, allemaal gekoppeld aan één of meer koolstofatomen sp hybridisatie; omzetten van een soort organische halogeniden. Ze zijn bekend onder verschillende chemische en handelsnamen. Als koelmiddel, blusmiddelen, drijfgassen en oplosmiddelen ze hebben of uitgebreid gebruik hebben gehad. Sommige haloalkanen ,, negatieve effecten op het milieu zoals de aantasting van de ozonlaag. De meest bekende familie binnen deze groep zijn chloorfluorkoolwaterstoffen.

Introductie

Een halogeenalkaan, ook bekend als alkylhalogenide of alkylhalogenide halogenoalcano, is een chemische verbinding afgeleid van een alkaan door het substitueren van één of meer waterstofatomen door halogeenatomen. Substitutie met fluor, chloor, broom en jood leidt tot fluoralkanen, chlooralkanen respectievelijk bromoalkanes en yodoalcanos. Gemengde verbindingen zijn ook mogelijk, de bekendste voorbeelden zijn de chloorfluorkoolwaterstoffen dat de belangrijkste verantwoordelijke van het ozongat zijn. Haloalkanen worden gebruikt bij de vervaardiging van halfgeleiderinrichtingen, zoals koelmiddelen, blaasmiddelen, oplosmiddelen, drijfmiddelen sprays blusmiddelen en chemische reagentia.

Freon is een handelsnaam van een klassieke groep van chloorfluorkoolstofverbindingen voornamelijk gebruikt als koelmiddel. Het woord Freon is een handelsmerk van DuPont.

Er zijn vier soorten haloalkanen. Bij primaire haloalkanen, is het koolstofatoom dat het halogeenatoom gebonden is aan slechts een alkylgroep. In secundair koolstofatoom halogeenalkanen met halogeenatoom gebonden is aan twee alkylgroepen. Een tertiair koolstofatoom gehecht aan de haloalkaan halogeen is drie alkylgroepen. We hebben ook een kleine groep halogeenalkanen waarbij het halogeenatoom gebonden is aan een methylgroep.

Chloor en fluorverbindingen

Chloorfluorkoolwaterstoffen zijn haloalkanen die zowel chloor en fluor. Zij werden vroeger veel gebruikt in de industrie, bijvoorbeeld als koelmiddel, drijfgas en oplosmiddelen. Het gebruik ervan is over het algemeen verboden door het Protocol van Montreal als gevolg van hun effecten op de ozonlaag. Zij dragen ook bij aan het broeikaseffect.

Chloorfluorkoolwaterstoffen zijn een klasse van halogeenalkanen als niet alle waterstofatomen zijn vervangen door chloor of fluor. Ze worden vooral gebruikt als vervangers voor chloorfluorkoolwaterstoffen, omdat hun effecten op de ozonafbraak zijn slechts ongeveer 10% van CFK.

Wanneer slechts fluor substituent zijn enkele waterstofatomen toen bekend als fluorkoolwaterstoffen. Hoewel sommige hebben een hoog global warming potential, hebben geen bekend effect op de ozonlaag, omdat het geen chloor of broom bevatten.

Gehalogeneerde polymeren

Gefluoreerde of gechloreerde alkenen kunnen worden gebruikt voor polymerisatie, verkregen gehalogeneerde polymeren met uitstekende chemische weerstand eigenschappen. Belangrijke voorbeelden zijn policloroeteno, polytetrafluorethyleen, maar er zijn vele andere gehalogeneerde polymeren; Maar hun monomeren halogeenalkenen.

Geschiedenis

Initiële ontwikkeling

Koolstoftetrachloride werd gebruikt in brandblussers en brandblusbommen glas uit de late negentiende eeuw tot het milieu het einde van de Tweede Wereldoorlog. Experimenteren met chlooralkanen om het vuur in de militaire luchtvaart te blussen begonnen minstens zo vroeg als de jaren '20 van de vorige eeuw.

De Amerikaanse ingenieur Thomas Midgley ontwikkeld chloorfluorkoolstofverbindingen in 1928 als alternatief voor ammoniak, methylchloride en zwaveldioxide, die giftig zijn maar courant werden gebruikt op het moment als koelmiddelen. De nieuwe verbinding werd ontwikkeld om een ​​laag kookpunt, hetzij toxisch en in het algemeen inert. In een demonstratie van de American Chemical Society, Midgley toonde al deze eigenschappen flamantemente inspirerende en expirándolo gas uit te blazen van een kaars.

Midgley speciaal ontwikkeld CCl2F2. Een van de interessante eigenschappen is dat er een hele familie van deze verbindingen, elk met zijn unieke kookpunt en kunnen verschillende toepassingen. Naast het oorspronkelijke gebruik als koelmiddel, zijn chloorfluoralkanen gebruikt als drijfgassen in spuitbussen, oplosmiddelen voor de elektronische kaarten en plastic schuimmiddelen te produceren uitgebreid.

Ontwikkeling van alternatieve

Tijdens de Tweede Wereldoorlog, een aantal vroege chlooralkanen waren standaard militair gebruik vliegtuigen meerdere kanshebbers ,, maar deze vroege halonen last van overmatige toxiciteit. Echter, na de oorlog waren ze ook langzaam werd vaker in de burgerluchtvaart.

In de jaren zestig, fluoralkanen en bromofluoroalcanos beschikbaar gekomen en werden al snel beschouwd als een van de meest effectieve materialen ontdekt voor brandbestrijding. Vroege onderzoek met Halon 1301 werden uitgevoerd onder auspiciën van het Amerikaanse leger, terwijl halon 1211 aanvankelijk vooral werd ontwikkeld in het Verenigd Koninkrijk. In de late jaren '60 standaard in vele toepassingen waar water en poederblussers vormde een bedreiging voor het goede dat bedoeld was om te beschermen tegen brand schaden, met inbegrip van computerzalen, telecommunicatie, laboratoria, musea en collecties waren ze art. In eerste instantie op oorlogsschepen, in de jaren '70, de bromofluoroalcanos ook geleidelijk kwam te worden geassocieerd met een snelle controle van ernstige branden in gesloten ruimten met een minimaal risico voor het personeel.

Werken aan alternatieven voor CFK's in koudemiddelen begon in de late jaren 1970 na de eerste waarschuwing van de schade aan ozon in de stratosfeer werden gepubliceerd in het tijdschrift Nature in 1974 door Molina en Rowland,. Het toevoegen van waterstof en maken fluorkoolwaterstoffen, chemici hen minder stabiele verbindingen in de lagere atmosfeer, zodat ontleed alvorens de ozonlaag. Later alternatieven afzien chloor, het creëren van fluorkoolwaterstoffen met nog kortere tijden in de lagere atmosfeer leven.

In de vroege jaren 1980, werden de bromofluoroalcanos vaak gebruikt in vliegtuigen, schepen en grote voertuigen in aanvulling op de computer faciliteiten en musea. Het is echter begin tot bezorgdheid over de gevolgen van chlooralkanen en bromoalkanes op de ozonlaag voelen. Het Verdrag van Wenen inzake de bescherming van de ozonlaag van 1985 had geen betrekking bromofluoroalcanos als men dacht op het moment dat de hulpdiensten lozen van blussystemen was te klein in volume om een ​​significante impact te beperken produceren Het gebruikt, behalve dat ook van belang voor de veiligheid van mensen.

Echter, wanneer het Protocol van Montreal had al gemerkt dat het per ongeluk vrijkomen of opzettelijke tijdens systeemcontroles en onderhoud voor rekening aanzienlijk groter dan de hulpdiensten afvoeren en bijgevolg halonen werden opgenomen in het verdrag , zij het met uitzonderingen.

Uitfasering

Het gebruikt alleen pemitidos voor clorofluroalcanos zijn geneesmiddelen.

Het gebruik van bepaalde chlooralkanen als oplosmiddelen voor grootschalige toepassingen zoals stomerij, wordt geleidelijk verlaten omdat, bijvoorbeeld, om het beleid van VOS in de EU.

Tenslotte werden bromofluoroalcanos algemeen ingetrokken in veel Europese landen voor 2004, gebaseerd op de richtlijnen Protocol van Montreal en de EU. Sinds wordt alleen toegestaan ​​in kritieke toepassingen zoals luchtvaart en militaire. De productie van nieuwe voorraden ophield in de meeste landen, waarschijnlijk allemaal van 1994. Echter, veel landen nog steeds hun vliegtuigen nodig zijn uitgerust met systemen voor halonen gebaseerd brandbestrijding, want een volledig bevredigend en veilig alternatief voor deze aanvraag niet is ontdekt. Er zijn ook een paar anderen, en zeer gespecialiseerde toepassingen. Dit heeft geleid tot de oprichting van recycling programma's halonen door middel van "halonen banken" die streven naar een verantwoord beheer van halonen en besparingen in aandelen blijven garanderen.

Nomenclatuur

IUPAC-nomenclatuur

De officiële benaming van haloalkanen moet de IUPAC-nomenclatuur, waar de meest voorkomende is te noemen als een prefix halogeen alkaan volgen. Bijvoorbeeld, ethaan met broom broomethaan, zou methaan vier chloorgroepen tetrachloormethaan. Ook accepteert als een samengestelde naam "alkylhalogenide",. Veel van deze verbindingen zijn triviale naam, die door IUPAC nomenclatuur aanvaard reeds. Bv chloroform.

Nomenclatuur alternatieve koelmiddelen

De naamgeving systeem koelmiddel wordt voornamelijk gebruikt met korte-keten gefluoreerde alkanen gechloreerde of gebruikt in de koeling. In de VS is de standaard is gespecificeerd in de ANSI / ASHRAE Standard 34 regels, met extra jaarlijkse supplementen. Dit systeem, tientallen jaren geleden ontwikkeld, is uitgegroeid tot een internationaal systeem van nomenclatuur.

De ANSI / ASHRAE specifieke voorvoegsels waren FC of R, maar vandaag de meeste hebben voorvoegsels gebaseerd op een specifieke beoordeling

  • CFK, voor chloorfluorkoolwaterstoffen
  • HCFK, voor chloorfluorkoolwaterstoffen
  • HBFCs naar Broomfluorkoolwaterstoffen
  • HFC, voor fluorkoolwaterstoffen
  • HC voor koolwaterstof
  • PFC voor perfluorkoolstoffen

etc.

De nomenclatuur systeem is "prefix-01234", waar:

Decoderen van de naam

U kunt aftrek te maken uit de bovenstaande regels, of het toevoegen van 90 om het nummer na het voorvoegsel, het geven van een cijfer dat overeenkomt met de samenstelling C: H: F. Voor verzadigde verbindingen het aantal substituenten gelijk aan. In het geval de som van de atomen F en H minder dan het aantal substituenten, vervolgens de resterende atomen verzadiging atomen komen overeen met Cl, Br en / of I. Bijvoorbeeld:

Halonen alternatieve nomenclatuur

Net als de vorige ook is uitgegroeid tot een internationaal gebruikte naamgeving systeem. Het werd bedacht door het Corps of Engineers Amerikaanse leger. Halonen zijn gehalogeneerde koolwaterstoffen voor toepassing als blusmiddelen.

In deze nomenclatuur de term "Halon" gevolgd door een getal van 3, 4 of 5 digits waarbij het eerste cijfer overeenkomt met het aantal koolstofatomen, de tweede het aantal fluoratomen, de derde van het aantal atomen chloor, vierde het aantal broomatomen en de vijfde is het aantal jodiumatomen. Trailing nullen worden niet uitgesproken. Bijvoorbeeld Halon 1301 komt overeen met de verbinding met formule CBrF3,.

Overzicht

*

Synthese

Alkylhalogeniden kunnen gesynthetiseerd worden uit alkanen, alkenen of alcoholen.

Sinds alkanen

Alkanen reageren met halogenen met een radicaal halogenering. In deze reactie een waterstofatoom van het alkaan wordt verwijderd en vervangen door een halogeenatoom door reactie met halogeen atomig molecule. Dat is:

Stappen 2 en 3 blijven herhalen elk toevoeren van de reactieve tussenproduct voor de volgende fase. Dit staat bekend als radicale kettingreactie. De reactie gaat door totdat de resten worden verbruikt in drie stadia van voltooiing:

Het eerste product is gelijk aan die van stap 3 de gewenste halogeenalkaan, maar door de vernietiging van beide groepen. De tweede is de omgekeerde reactie naar stap 1. De derde worden de kleine verontreinigingen in deze reactie met grotere alkanen en halogeenalkanen daaruit.

Sinds alkenen

Een alkeen reageert met een waterstofhalogenide, zoals waterstofchloride of waterstofbromide een haloalkaan vormen. De dubbele binding van het alkeen wordt vervangen door twee nieuwe banden, een halogeen en een met het waterstofatoom halogeen Hydracid. Markonikov regel geldt dat in deze reactie is het waarschijnlijk dat het halogeen gebonden is aan de meer gesubstitueerde koolstof. Bijvoorbeeld:

Alkenen reageren ook met halogenen met halogeenalkanen met twee halogeenatomen omgeving vormen. Dit wordt ook wel "fading" halogeen als reagens X2 gekleurd en het product gewoonlijk kleurloos. Bijvoorbeeld:

Een andere optie is om de allylische positie van een alkeen met NBS, die fungeert als een bron van moleculaire broom bij lage concentratie te reageren met waterstofbromide aanwezig in sporenhoeveelheden, gebruik tetrachloorkoolstof als oplosmiddel in aanwezigheid van een vrije radicaalinitiator halogenering. Het doel van de BSS is om de reactie naar het gewenste product te stoppen, anders verder de bromering. U wordt verkregen als een bijproduct succinimide.

Sinds alcoholen

Tertiaire alcoholen direct reageren met zoutzuur tot de tertiaire chloroalkane produceren, maar een primaire of secundaire alcohol wordt gebruikt bij aanwezigheid van een Lewiszuur vereist een "trigger" zinkchloride. Als alternatief kan de omzetting kan worden uitgevoerd direct met thionylchloride. Een alcohol kan ook worden omgezet in bromoalkane behulp broomwaterstofzuur of fosfortribromide of iodoalkane behulp rode fosfor en jodium te genereren "in situ" fosfor trijodide. Twee voorbeelden:

Een alternatief voor het gebruik thionylchloride, oxalylchloride gebruikt wordt, waarbij de bijbehorende chloroalkane wordt verkregen.

Reacties van haloalkanen

Haloalkanen reactief richting nucleofielen. De binding tussen het koolstof en halogeen is gepolariseerd, het halogeen meer elektronegatief dan koolstof waaraan deze is bevestigd. Dit heeft een carbon electrodeficiente onvermijdelijk trekt nucleofielen.

Substitutiereacties

Substitutiereacties omvatten het vervangen van het halogeenatoom door een andere groep.

Hydrolyse, een reactie waarbij water breekt een obligatie, is een goed voorbeeld van de electrofiele aard van haloalkanen. De gepolariseerde koppeling trekt hydroxide, OH, een gemeenschappelijke bron van deze ionen) ionen. OH is een nucleofiel met een negatieve lading, en omdat het een overmaat aan elektronen worden overgedragen door de elektrofiele koolstof resulterend in een covalente binding tussen de twee. Zo heterolytically CX breekt verkregen halogenide-ion, X. Aangezien OH is nu bevestigd aan de alkylgroep heeft alcohol gecreëerd ..

Merk op dat binnen de groep van de halogenen, wordt de C-X binding verzwakt door de omvang van de halogeen ,, en dit beïnvloedt de reactiesnelheid. Dus het binden van een iodoalkane CI algemeen sneller reageert dan de CF van een fluoralkaan.

Naast hydrolyse, enkele voorbeelden van nucleofiele substitutie:

  • Ammoniak en broomethaan geeft een mengsel van ethylamine, diethylamine en triethylamine en tetraethylammoniumbromide.
  • Toegevoegd cyanide broomethaan propiononitrilo, een nitril en Br vormen. De nitrillen kunnen verder gehydrolyseerd tot carbonzuren zijn.

Eliminatie reacties

In plaats van het genereren van een molecuul waarbij het halogeen wordt vervangen door iets anders, kan volledig elimineren zowel het halogeenatoom als een vicinale waterstof aan alkeen te vormen. Bijvoorbeeld, met broomethaan en NaOH, het hydroxide kan een waterstofatoom ongesubstitueerde koolstof vallen, waardoor een proton bromide en broomethaan. Dit geeft C2H4, H2O en NaBr.

Toepassingen

Drijfgassen

Een van de belangrijkste toepassingen van CFK's is als drijfgas in inhalatoren geneesmiddelen die bij astma tratamineto. De omzetting van deze inrichtingen en behandelingen van CFK andere gehalogeneerde koolwaterstoffen niet hetzelfde effect op de ozonlaag is in volle gang. Het vermogen van fluorkoolwaterstoffen als drijfgas drugs en excipiënten solubiliseren verschilt van CFC en vereisen daarom een ​​aanzienlijke hoeveelheid inspanning te herformuleren.

Koelmiddelen

Een koelmiddel wordt een verbinding gebruikt in een thermische cyclus die een faseverandering van gas naar vloeistof en Inrevés ondergaat. De twee belangrijkste toepassingen van koudemiddelen zijn koelkasten, diepvriezers en airconditioners. CFK's verscheen in de jaren 1930 en gezien de kenmerken ervan, safe, lage toxiciteit, stabiele, eenvoudig te gebruiken en goedkoop, vervangen de gevaarlijke ammoniak, methylchloride of SO2 die gebruikt was tot dan toe als koelmiddel. Maar het bewijs van de schadelijke gevolgen voor de ozonlaag als gevolg van het gebruik van CFK's als koelmiddel in nieuwe installaties wordt verboden vanaf medio 1990. Het gebruik van HCFK's in nieuwe apparatuur is ook verboden, hoewel ze kunnen worden gebruikt nog voor tiemppo beperkt in de kosten. Een alternatief is het gebruik van HFK.

Schuimen

,, Schuimmiddel een materiaal dat gas produceert ,, onder bepaalde omstandigheden kan worden gebruikt om schuim te vormen, verhoging. Voor vluchtige verbindingen die gas produceren bij verwarming. In het verleden was het meest gebruikte CFK-11, die later werd vervangen voornamelijk door HCFC-141b. In de huidige trend naar het gebruik van HFK en koolwaterstoffen en CO2 basis, water of lucht technologieën.

Brandbestrijding

Bij hoge temperaturen halonen ontleden ze, vrijgeven halogeenatomen die effectief combineren met vrije radicalen die worden gegenereerd tijdens de verbrandingsreactie door uitschakelen van het vlamvoortplanting zelfs maar de juiste brandstof, zuurstof en warmte. De chemische reactie in een vlam volgt radicale kettingreactie. Door het vastleggen van het uitdragen van radicale reactie halonen in staat zijn om "gif" het vuur, met een lager dan vereist door blussystemen het gebruik van meer traditionele methoden van koeling, verstikking of verdunning brandstof concentraties. Ook gezien de beperkte toxiciteit en het pand niet te beschadigen beschermd te worden, hadden ze een grote oplage. Door schadelijk voor de ozonlaag zijn, is hun toepassing momenteel beperkt tot kritische toepassingen.

Oplosmiddelen

In het verleden was het gebruik van methylchloroform in metalen reinigen en CFC-113 voor het reinigen van elektronische componenten wijdverbreid. Vanwege de schadelijke effecten op de ozonlaag gebruik verboden is sinds het midden van de jaren 1990 als tijdelijke substituenten, en ook het gebruik ervan moet geleidelijk worden afgeschaft, hebben ze gebruikt HCFC-141b en HCFC-225 ca / ​​cb . Een ander oplosmiddel gebruikt als een ontvetter in de industrie, en ook verboden is tetrachloorkoolstof. Onder de alternatieven die zijn verschenen op deze oplosmiddelen gebruikt HFK's, hydrofluorethers, gechloreerde oplosmiddelen, koolwaterstoffen en geoxygeneerde oplosmiddelen. Ook het reinigen van systemen die water gebruiken of het gebruik van technologieën die geen reiniging nodig hebben.

Ongediertebestrijding

Methylbromide is gebruikt voor bodemfumigatie en ongediertebestrijding landbouw. In de EU is het gebruik ervan beperkt en gecontroleerd kritische toepassingen.

(0)
(0)
Vorige artikel Israël Beitenu
Volgende artikel Huanchaco Longboard Wereld

Commentaren - 0

Geen reacties

Voeg een Commentaar

smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile
Tekens over: 3000
captcha