鹵代烴的物理性質

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介紹

鹵代烴是造成臭氧層損耗的主要原因之一。這些特殊的滷代化合物在多種用途方面都有應用，例如治療瘧疾和外科手術。

什麼是鹵代烴？

鹵代烴是指一種或多種氫原子被鹵素原子取代的烴類化合物。滷代芳烴是另一種型別的烴，兩者之間的主要區別在於鹵代烴主要來源於開鏈烴，而滷代芳烴則來源於芳香烴。

鹵代烴：物理性質

這種化學物質的物理性質大多與其他共價化合物相似。它與官能團非常活潑。這種化合物的原子質量與其他型別的化學元素大多不同。

圖1：鹵代烴的不同熔點

熔點

鹵代烴的熔點通常高於其他型別的烷烴，如果鹵代烴中碳原子的原子序數相同的話。氟代烷烴是例外，它們的熔點低於其他型別的炔烴。例如，甲烷的熔點為-182.5°C，而四氟甲烷的熔點為-183.6°C。這種化學元素大多是無色無味的。

沸點

由於碳原子的存在，鹵代烴的沸點高於其他型別的烷烴。例如，1-溴-2-氯乙烷比氯乙烷需要更多的熱量才能沸騰，這完全取決於烷基鹵化物的原子量。由於熱量消耗較低，氟代烷烴沸騰所需的熱量較低。不同滷代芳烴的沸點不同，順序為碘代芳烴>溴代芳烴>氯代芳烴。

圖2：鹵代烴

密度

這種化學元素的密度通常較高，並且與化合物質量成正比，因此在較低的同系物系列中，密度逐漸降低。由於質量的增加，這種化學元素的密度增加。氟衍生物的密度低於氯衍生物。因此，與溴衍生物相比，氯衍生物的密度較低。

溶解度

這種化學元素幾乎不溶於水，因為它根據需要具有大量的相對能量。相對能量是分解碳和鹵素之間兩種不同粒子之間的化學鍵所需的。在形成這種鍵後，會釋放少量能量。這主要發生在不同離子和水溶解後。

反應性

這種特定化學元素的反應能力取決於相鄰的烯烴。反應能力隨著鹵素原子質量的增加而增加。鹵代烴的性質是極性的，因此它可以作為溶劑。許多化學反應證明，與烯烴相比，這種化學元素具有更好的溶劑能力。

鹵代烴：化學性質

這種化學物質的化學特性如下：

• 碳原子與鹵素原子相連，電子不足。這就是為什麼鹵代烴對親核試劑的反應能力更強的原因。叔丁基溴和氫氧根的反應可以表示為：

$$\mathrm{(CH_3)_3CBr + OH^-\:\rightarrow\:(CH_3)_3COH + Br^-}$$

圖3：鹵代烴的有機鍵

Fvasconcellos 20:09, 2008年1月8日 (UTC)。原始影像由DrBob contribs）。, IUPAC-滷代烷烴, CC BY-SA 3.0

鹵代烴表現出不同型別的自由基反應，格氏試劑的形成主要藉助鹵代烴和鎂（Mg）進行。該反應的機理可以表示為：

$$\mathrm{R−X + Mg\:\rightarrow\:R−X^{•−} + Mg^{•+}}$$

轉移到

$$\mathrm{R−X^{•−}\:\rightarrow\:R^• + X^−}$$

之後，方程式變為：

$$\mathrm{R^• + Mg^{•+}\:\rightarrow\:RMg^+}$$

最終反應變為：

$$\mathrm{RMg^+ + X^−\:\rightarrow\:RMgX.}$$

其中，R代表烷基，X代表鹵素，RMgX代表格氏試劑。

• 這種化學元素中通常會發生取代反應，該反應主要表示為：

$$\mathrm{CH^3Cl + OH^- \:\rightarrow\:CH3OH + Cl^-}$$

• 這些化學物質主要進行消除反應，化學反應主要表示為：

$$\mathrm{C_2H_5Br + NaOH\:\rightarrow\:H_2C=CH_2 + NaBr + H_2O}$$

鹵代烴的應用

這種化學元素在不同的用途和不同的行業中都有應用。

• 它主要用作阻燃劑。

• 這種化學元素也用作滅火劑和製冷劑。

• 這種化學粒子的另一種應用是在推進劑和溶劑中。

• 在醫藥領域，它大多被用作非極性化合物。

結論

特定化合物的物理性質是與任何化合物的物理方面密切相關的性質。大小、形狀、顏色和質量都包含在這種型別的性質中。這種化學物質的性質是疏水的。它是易燃的，但不如烷烴，因為這種粒子的C-H鍵少於烷烴。

常見問題

Q1. 鹵代烴的沸點有哪些不同型別？

A1. 甲基丙烷在-11.7°C的溫度下沸騰，而2-氟丙烷需要-10°C。由於這種熱量消耗的增加，異構體的沸點降低。例如，1-溴丁烷在375K的溫度下沸騰，而2-溴丙烷在346K的溫度下沸騰。

Q2. 鹵代烴的不同密度值是多少？

A2. 不同型別的鹵代烴有幾個密度值，例如$\mathrm{CH_2Cl_{2}}$的密度值為1.336 g/mL，$\mathrm{n-C_3H_7Br}$的密度值為1.335 g/mL。$\mathrm{CCl_4}$的密度為1.595 g/mL。

Q3. 什麼是滷代芳烴？

A3. 滷代芳烴主要是透過用鹵素原子取代芳香烴中的氫原子形成的。滷代芳烴的例子包括氯、碘和溴。