Alogenuri alchilici: proprietà, temperature di ebollizione, solubilità, densità

Gli alogenuri alchilici detti anche alogeno alcani, costituiscono una classe di composti contenenti un alogeno legato a un gruppo alchilico. Essi   hanno formula generale R-X dove R è un gruppo alchilico e X è un alogeno. Si presentano incolori a temperatura ambiente sebbene i bromoalcani e gli iodioalcani  se esposti alla luce cambiano colore.

Poiché gli alogeni hanno elettronegatività maggiore rispetto al carbonio risulta che il legame carbonio-alogeno è polare: sul carbonio è presente una parziale carica positiva δ+ e sull’alogeno è presente una parziale carica negativa δ- e quindi è presente un momento dipolare μ.

Poiché le elettronegatività degli alogeni diminuiscono dal fluoro allo iodio: F > Cl > Br > I  si ha che la lunghezza di legame carbonio-alogeno aumenta nell’ordine C-F < C-Cl- < C-Br < C-I

Classificazione

Gli alogenuri alchilici si distinguono in primari, secondari e terziari. Negli alogenuri alchilici primari il carbonio a cui è legato l’alogeno è a sua volta legato a un solo gruppo alchilico. Negli alogenuri alchilici secondari il carbonio a cui è legato l’alogeno è a sua volta legato a due gruppi alchilici. Invece negli alogenuri alchilici terziari il carbonio a cui è legato l’alogeno è a sua volta legato a tre gruppi alchilici.

Un alometano, come, ad esempio CH₃Cl, viene considerato primario.

Proprietà

Negli alogenuri alchilici a causa del momento dipolare presente nelle molecole vi sono interazioni dipolo-dipolo che diminuiscono al diminuire dell’elettronegatività dell’alogeno e forze di dispersione di London che aumentano all’aumentare degli atomi di carbonio presenti in quanto sono presenti un maggior numero di elettroni.

Conseguentemente le temperature di ebollizione aumentano all’aumentare del numero di atomi di carbonio e, a parità di atomi di carbonio, aumentano a seconda dell’alogeno presente. Così CH₃Cl ha un punto di ebollizione minore rispetto a CH₃Br che, a sua volta ha un punto di ebollizione minore rispetto a CH₃I.

All’aumentare del numero di atomi di carbonio aumentano le temperature di ebollizione con lo stesso trend.

Nel caso di isomeri quelli ramificati, a causa della forma più compatta e della minore superficie di contatto rispetto agli isomeri a catena lineare hanno punti di ebollizione minori: ad esempio l’1-bromobutano ha una temperatura di ebollizione di 100 °C mentre il suo isomero ramificato ovvero il 2-bromo-2-metilpropano ha una temperatura di ebollizione di 72°C.

Gli alogenuri alchilici hanno densità maggiore rispetto agli alcani aventi lo stesso numero di atomi di carbonio e sono generalmente più densi dell’acqua. La densità aumenta all’aumentare del numero di atomi di carbonio presenti e, a parità di atomi di carbonio, la densità aumenta a seconda dell’alogeno presente.

La solubilità degli alogenuri alchilici è bassissima in acqua in quanto dovrebbero essere vinte sia le forze di dispersione che l’attrazione dipolo-dipolo presenti nell’alogenuro che i legami a idrogeno presenti nell’acqua. Gli alogenuri alchilici sono solubili in solventi organici apolari