Hidrocarbonetos halogenados

Características gerais

Os hidrocarbonetos halogenados são obtidos como resultado da ligação de átomos de halogênio à molécula de um composto orgânico. Os elementos do grupo 17 da tabela periódica que estão envolvidos em tais reações são o cloro , o bromo, o iodo ou o flúor. Os compostos resultantes são frequentemente referidos como halocarbonos . Dependendo do número de átomos de halogênio em uma molécula, os compostos mono-, di-, tri- e poli-halogenados são diferenciados. É importante lembrar que compostos químicos constituídos apenas por uma cadeia de carbono e halogênios ligados a ela também são halocarbonos. Dependendo do hidrocarboneto ‘base’, podemos distinguir:

• Hidrocarbonetos saturados halogenados – estes compostos são derivados dos hidrocarbonetos correspondentes, através da substituição de um ou mais átomos de hidrogénio por elementos do grupo 17 da tabela periódica.
• Hidrocarbonetos insaturados halogenados – no caso dos hidrocarbonetos insaturados, ou seja, aqueles que possuem ligação dupla ou tripla, a molécula de halogênio sofre adição. Uma ligação insaturada é quebrada e átomos de halogênio ou átomos de hidrogênio e halogênio são ligados aos átomos de carbono.
• Hidrocarbonetos aromáticos halogenados – estes compostos são formados pela reação de um anel benzênico e os halogênios correspondentes. No benzeno , um a seis átomos de carbono são substituídos, com formação de ligações carbono-halogênio.

Além disso, a maioria dos hidrocarbonetos halogenados exibem isomerismo resultante de diferentes posições do átomo de halogéneo na molécula. Quanto mais longa for a cadeia de carbono, maior será o número de combinações possíveis. Além disso, os hidrocarbonetos halogenados estão associados ao conceito de ordem dos átomos de carbono . De acordo com este critério, podemos distinguir átomos de carbono primários, secundários e terciários. Esta classificação é importante na química orgânica porque permite a previsão das propriedades e reatividade dos compostos químicos.

Preparação e propriedades

Preparação

Os hidrocarbonetos halogenados podem ser obtidos de diversas maneiras diferentes. A escolha do método de preparação depende dos substratos e da eficiência do processo global. As formas básicas de obtenção desses compostos estão listadas abaixo:

• Reação de substituição radical – ocorre com luz ou aquecimento. É um dos métodos básicos para a preparação de haletos de hidrocarbonetos e é usado principalmente para obter derivados de metano. A substituição radical ocorre principalmente na presença de cloro.
• Reação de halogenetos com hidrocarbonetos insaturados – durante este processo ocorre a adição de um halogeneto ou hidreto do elemento correspondente do grupo 17 da tabela periódica a uma ligação insaturada no hidrocarboneto.
• Substituição eletrofílica de hidrocarbonetos aromáticos – utilizada para produzir hidrocarbonetos halogenados contendo anel benzênico em sua molécula. A reação é realizada na presença de um catalisador.
• Reação de haletos com álcoois – uma molécula de hidreto de halogênio é ligada a uma molécula de álcool. Os hidretos de halogênio mais comumente usados ​​são HCl ou HBr. Como resultado desta reação, o grupo hidroxila é substituído por um átomo de cloro ou bromo, respectivamente (é uma reação de substituição). O subproduto é uma molécula de água.

Os derivados halogenados do metano estão entre os derivados mais populares de hidrocarbonetos saturados, particularmente aqueles que contêm moléculas de cloro. A ligação deste elemento é um exemplo de reação de substituição em cadeia radical iniciada pela luz solar. O metano e o cloro não reagem entre si no escuro. Um átomo de cloro se liga a um dos átomos de hidrogênio de uma molécula de metano para formar clorometano e cloreto de hidrogênio. A reação não termina nesta fase e outra molécula de cloro reage com o clorometano. A substituição de outro átomo de hidrogênio por cloro resulta em diclorometano, que na próxima etapa muda para triclorometano e depois tetraclorometano. Este último, também conhecido como tetracloreto de carbono, é o produto final da cloração radical do metano. A reação adicional com cloro não é possível. Na realidade, durante este processo, a mistura química final contém todos os quatro clorometanos. A sua proporção quantitativa depende das condições em que a reação é realizada (a sua separação é realizada por destilação).

Propriedades

As propriedades específicas exibidas por hidrocarbonetos halogenados individuais dependem diretamente do tipo de composto orgânico (comprimento da cadeia de carbono, presença de ligações insaturadas, etc.) e do número de átomos de halogênio substituídos. Como regra geral, quanto mais halogênios houver em uma molécula, maior será a densidade e o ponto de ebulição desse composto. Além disso, no caso dos isómeros, quanto mais ramificada for uma molécula, menor será o seu ponto de ebulição e maior será a sua volatilidade. Os menos ativos são os derivados que contêm átomo de cloro, os mais ativos são aqueles com bromo e os mais ativos são os compostos com átomos de iodo. Todos eles se decompõem em temperaturas muito altas. Os hidrocarbonetos halogenados são muito ativos quimicamente devido à presença de um elemento altamente eletronegativo em sua molécula, como o flúor. Eles sofrem reações como a substituição eletrofílica de um halogênio.

Os exemplos mais importantes de hidrocarbonetos halogenados

Cloreto de vinil

O cloreto de vinil (nome comum), formalmente denominado cloroeteno ou cloroetileno, é o produto da reação de adição entre o cloreto de hidrogênio e o etino, na presença de um catalisador, em alta temperatura e pressão. O cloreto de vinila é um gás que, como outros derivados do eteno, é suscetível de polimerização, cujo resultado é uma substância macromolecular, um polímero – o cloreto de polivinila , o popular PVC. É uma matéria-prima durável e de baixo custo, com ampla gama de aplicações industriais e empresariais. Os mais populares são os componentes de janelas e portas feitos de cloreto de polivinila. Além disso, é utilizado, entre outras coisas, como material para sistemas elétricos, hidráulicos e de ventilação, como aditivo na fabricação de brinquedos, revestimentos de parede, cortinas isolantes, painéis, painéis publicitários, próteses em aplicações médicas e muito mais.

Freons

Durante décadas, os freons (ou CFCs) têm sido utilizados em aerossóis e sistemas de refrigeração para frigoríficos ou congeladores. Seu uso está agora proibido em todo o mundo. Quimicamente, são derivados clorados e fluorados de hidrocarbonetos saturados, principalmente metano ou etano. São líquidos altamente voláteis, fornecendo muita energia térmica à medida que mudam de estado da matéria. Freons são insolúveis em água e não apresentam atividade química com outros compostos. Os CFCs mais conhecidos são o diclorodifluorometano e o 1,1,1,2-tetrafluoroetano. Após anos de uso intensivo de CFCs em produtos químicos domésticos , foi demonstrado que eles destroem a camada de ozônio , cuja perda aumenta os efeitos nocivos da radiação solar. Esses compostos são responsáveis ​​por 14 %do efeito estufa. Infelizmente, as moléculas de CFC são persistentes e podem permanecer na atmosfera até 130 anos.

Clorobenzeno

Entre os hidrocarbonetos aromáticos halogenados de maior importância industrial está o clorobenzeno . É obtido pela cloração do anel benzênico com cloro, na presença de ferro, que catalisa o processo. O clorobenzeno é um líquido incolor, altamente volátil e altamente solúvel em água, com uma ampla gama de aplicações na indústria química. Este composto é um substrato chave na produção de agroquímicos , incluindo (mas não limitado a) herbicidas, fungicidas e outros produtos fitofarmacêuticos . A indústria química utiliza prontamente o clorobenzeno na indústria de plásticos , onde serve como aditivo antioxidante para borrachas ou aditivo na produção de polianilina. Outros usos do clorobenzeno incluem a produção de corantes, ingredientes farmacêuticos ativos (os chamados APIs) , solventes e compostos químicos.

Tetraclorometano

Tetraclorometano (tetracloreto de carbono) é um derivado totalmente clorado do metano. Pertence ao grupo dos halogenoalcanos. À temperatura ambiente, é um líquido incolor com odor adocicado. Não é inflamável. É ligeiramente solúvel em água, mas muito bem solúvel em solventes orgânicos. Até recentemente, tem sido amplamente utilizado como solvente, principalmente na indústria química, mas é altamente tóxico e perigoso para o meio ambiente. É por isso que, durante vários anos, o objetivo tem sido reduzir significativamente o uso de tetracloreto de carbono. Hoje, pode ser encontrado em produtos como solventes, agentes de limpeza e lavagem ou fluidos extintores de incêndio (especialmente dedicados à extinção de produtos petrolíferos em chamas).