Versin original: DR. CARLOS ANTONIO RIUS ALONSO

UNIDAD DE APRENDIZAJE 07Objetivo terminal del curso: Desarrollar las competencias argumentativas, interpretativas y propositivas.Objetivos de la Unidad: Desarrollar habilidades para proyectar, comprender y explicar las estructura molecular tridimensional de los halogenuros de alquilo las propiedades fsicas que derivan de dicha estructura. Correlacionar interacciones moleculares y propiedades fsicas. Dar a conocer la nocividad y toxicidad de halogenuros de alquilo de mayor uso en la industria.

Los compuestos organohalogenados, son de tres tipos: - Halogenuros de alquilo - Halogenuros de vinilo - Halogenuros de ariloLa qumica de los 2 ltimos es distinta a la de halogenuros de alquilo debido a que sus enlaces e hibridacin son distintos.R X R. es aliftico (lineal o cclico)

C X + -

Polarizacin del enlace en el haluro de alquiloEn un halogenuro de alquilo el tomo de halgeno est enlazado a un tomo de carbono con hibridacin sp3. El halgeno es ms electronegativo que el carbono, y el enlace C-X est polarizado con una carga parcial positiva en el carbono y una carga parcial negativa en el halgeno.Cuanto ms electronegativo es el tomo de halgeno, mayor es la polarizacin entre el enlace carbono-halgeno.

HalometanoL enlace nmE kcal-molPolaridad DCH3- FCH3- ClCH3- BrCH3- I0,1390,1780,1930,2141088470561,851,871,811,62

Momentos dipolares moleculares de los halogenuros de alquilo

XCH2 X2CHX3CX4FClBrI1,971,601,451,111,651,031,021,00000

REPRESENTACIONES DE LOS HALOGENUROS DE ALQUILORepresentaciones con modelos de los halogenuros de alquilo. Los halgenos ms pesados son ms voluminosos, con reas superficiales mucho ms grandes, lo que explica el incremento de la intensidad de las fuerzas de Van der Waals al pasar del flor hacia el yodo.

CH3Cl Clorometano CH3-Br bromometanoCH2Cl2 Diclorometano CH2 Br2 Dibromometano Cloruro de metilenoCHCl3 triclorometano CCl4 Tetraclorometano Cloroformo tetracloruro de carbonoCH3-CH2-Cl Cloroetano Cloruro de etiloCH3-CH2-CH2-Cl 1-cloropropano (cloruro de n-propilo)CH3-CH-CH3 2-cloropropano (cloruro de isopropilo) Cl

Polmeros polihalogenados

Cuadro 1: Nombres vulgares de algunos halogenuros de alquilo.

EstructuraNombre vulgarToxicidadCH3ClCloruro de metiloCarcingeno humano;y en ratas, puede causar a largo plazo efectos negativos en el medio ambiente.CH3CH2ClCloruro de etiloExtremadamente inflamable.Potencialmente carcinognico.Nocivo para los organismos acuticos.CH3CH2 CH2BrBromuro de n- propiloPuede perjudicar la fertilidad.Irrita ojos, vas respiratorias, etc.Posible riesgo durante el embarazo de efectos adversos para el feto.CH3CHBrCH3Bromuro de isopropiloPuede perjudicar la fertilidad. Nocivo por exposicin prolongada. La exposicin repetida puede provocar sequedad o formacin de grietas en la piel.

Cuadro 2 Nombres vulgares de algunos halogenuros de alquilo.

EstructuraNombre vulgarToxicidadCH3CH2CH2CH2BrBromuro de n-butiloFcilmente inflamable.Irrita ojos, piel y vas respiratorias.Txico para los organismos acuticos. Provoca a largo plazo efectos negativos al medio acutico.(CH3)2CHCH2IYoduro de isobutiloFcilmente inflamable.Nocivo por inhalacin.(CH3)3C-IYoduro deterc-butilo Fcilmente inflamable.CCl2 = CHClTricloroetilenoPuede causar cncer.Irrita los ojos y la piel.Nocivo para el medio acuticoLa inhalacin de vapores puede provocar somnolencia y vrtigo.Posibilidad de efectos irreversibles.CH2= CHClCloruro de viniloPor exposicin prolongada puede producir dao permanente del hgado.Puede daar el sistema nerviosoCncer del hgado

PROPIEDADES FSICASLos halogenuros de alquilo tienen puntos de ebullicin semejantes a los alcanos de peso molecular anlogo, debido a que las interacciones moleculares dipolo-dipolo generan poca agregacin molecular. Los derivados bromados y yodados, cuyo peso molecular es alto en relacin con el nmero de carbonos (tamao molecular), tienen puntos de ebullicin inferiores a los hidrocarburos de peso molecular anlogo.

1. PUNTOS DE EBULLICIN

EstructuraR-Fp. eb. R-Clp. eb. R-Brp. eb.R-Ip. eb. CH3 X- 78-243,642,5CH3CH2 X-38123872CH3CH2CH2 X-2,54771102,5CH3CH2CH2 CH2 X32,578,5102130,5CH3CH2CH2 CH2CH2 X63108130157

Puntos de ebullicin de los halogenuros de alquilo ismeros

Estructurap. eb. (OC)CH3CH2CH2CH2Br102CH3CH2CHBrCH391(CH3)3C-Br73

Si se compara los puntos de ebullicin de los compuestos halogenados con los de los alcanos del mismo nmero de carbonos y estructura similar, los alcanos hierven a una temperatura menor que los fluoruros y mucho ms baja que los yoduros de alquilo; peroSi se los compara con los alcanos de peso molecular anlogo, notaremos que los fluoruros y cloruros de alquilo tiene puntos de ebullicin semejantes a los alcanos de estructura similar, y los bromuros y yoduros de alquilo los tienen menores.

Puntos de ebullicin de los halogenuros de alquilo ismeros

Los monocloruros son menos densos que el agua, los policloruros y dems polihalogenados son mas densos que el agua.

Los fluoruros y cloruros de alquilo son menos densos que el agua, pero los bromuros y yoduros de alquilo son ms densos que el agua.

EstructuraDensidad (g/mL)CH3CH2CH2CH2F

Insolubles en agua, alcoholes. Solubles en solventes orgnicos.3. Solubilidad PreparacinA) Halogenacin directa de alcanos La halogenacin es va radicales libres.

B) A partir de alquenos y alquinos

Para dihalogenuros vecinales se emplea X2Para algunos halogenuros industriales

C) A partir de alcoholes

D) A partir de otros halogenuros

REACCIONES DE SUSTITUCION NUCLEOFILICA ALIFATICAA) ORDEN DE REACCIN Y MOLECULARIDADr = k [A]a [B]b

Si se experimenta la reaccin para distintas concentraciones, se obtienen valores de velocidad de reaccin como:Para el caso 1: se deduce que a=1 y b=0, la velocidad de reaccin es independiente de la concentracin de B y es de orden uno respecto a la [A] (primer orden)Para el caso 2: se deduce que a=b y ambos igual a uno, la reaccin es dependiente de ambos reactante y de orden 2. El orden de reaccin es un trmino matemtico del modelo cintico.

Caso 1Caso 2[A][B]r[A][B]r121112ro2 roro12121122ro2 ro2 ro4 ro

Si la reaccin tuviese un mecanismo segn: A A* (lenta)A* + B C + D (rpida)Se dice que la reaccin es unimolecular, porque en la etapa limitante interviene solo una especie qumica.Si la reaccin fuese:A A* (rpida)A* + B C + D (lenta)Se dice que la reaccin es bimolecular, porque en la etapa limitante intervienen dos especies qumicas.

Cl Cl 2 Cl (rpida)CH3 H + Cl CH3 + H Cl (lenta)CH3 + Cl - Cl CH3-Cl + Cl (rpida) La reaccin es bimolecular, la experiencia demuestra que es de orden 2... ...

El control en la etapa limitante

B) LA SUSTITUCIN NUCLEOFLICANuclefilo Sustrato Producto Grupo salienteEl nuclefilo es una molcula o especie qumica capaz de proveer par de electrones a un tomo de carbono desprovisto ligeramente de electrones.

En general: Sustrato Nuclefilo Producto Grupo salienteTambin pueden darse los casosR-L + Nu: _________ R-Un+ + L:- R-L+ + Nu:- _________ R-Un + L: R-L+ + Nu: _________ R-Un+ + L: