Halogeenialkaanit

Metaani	Monokloorimetaani	Dikloorimetaanii	Trikloorimetaani	Tetrakloorimetaani

		Elektrostaattinen potentiaalipinta kuvaa osittaisvarausten jakautumista molekyylin pinnalle.

Jos selaimessasi on Chime-apuohjelma, saat molekyylin kuvaa näpäyttämällä saman kuvan liikkuvana omaan pikku ikkunaansa. Voit poistaa potentiaalipinnan Chimen valikosta Select > Display List > Delete Selected Lists.

Kiehumis- ja sulamispiste

Kun yksi alkaanin vetyatomeista korvataan halogeenilla, saadaan halogeenialkaani, jonka kiehumis- ja sulamispiste on korkeampi kuin alkuperäisen alkaanin. Ero johtuu kasvaneista molekyylien välistä vetovoimista: alkaanit ovat poolittomia, mutta halogeenialkaanit ovat poolisia elektronegatiivisten halogeeniatomiensa takia. Kun kaikki alkaanin vetyatomit korvataan halogeeniatomeilla, molekyyli on kuitenkin ulospäin lähes pooliton.

Poolisuus vaikuttaa oleellisesti halogeenialkaanien fysikaalisiin ominaisuuksiin ja reaktioihin.

Halogeenialkaanien sulamis- ja kiehumispisteet nousevat järjestyksessä RF < RCl < RBr < RI eli vähenevän elektronegatiivisuuden suuntaan.

Esimerkki
CH₃X	F	Cl	Br	I
X:n elektronien määrä	9	17	35	53
X:n elektronegatiivisuus	4,0	3,2	3,0	2,7
CH₃X:n kiehumispiste ºC	-78	-24,2	-3,6	42,4	Miksi näin?
Metaanin CH₄ kiehumispiste on -167 ºC.

CH₄	CH₃F	CH₃Cl	CH₃Br	CH₃I

Liukoisuus

Halogeenialkaanit liukenevat erittäin hyvin poolittomiin tai heikosti poolisiin liuottimiin, esimerkiksi hiilidisulfidiin CS₂ ja dietyylieetteriin H₅C₂–O–C₂H₅ mutta niukasti poolisiin liuottimiin kuten veteen.

Vesi

Metaanin ja sen kloorijohdannaisten liukoisuus veteen mol/l (20 °C)
CH₄	CH₃Cl	CH₂Cl₂	CHCl₃	CCl₄
0,002	0,11	0,16	0,07	0,005

Mistä johtuu, että halogeenialkaanit (eräitä fluorialkaaneja lukuun ottamatta) liukenevat niukasti veteen?

Hiili-halogeeni -sidosten lujuus

Hiilen ja fluorin välinen sidos on hyvin luja, jopa lujempi kuin hiilen ja vedyn välinen sidos. Niinpä fluorialkaanit reagoivat yleensä heikosti. Halogeenin koon kasvaessa hiilen ja halogeenin välinen sidos heikkenee.

Esimerkki
	Lämpimässä etanoliliuoksessa
	RI + AgNO₃	AgI + RNO₃		Kellertävä saostuma syntyy heti.
	RCl + AgNO₃	AgCl + RNO₃		Valkea saostuma muodostuu hitaasti.
			R = CH₃CH₂CH₂CH₂—

Halogeenialkaanien reaktiot Teoria+
Yhdisteiden ominaisuuksia	Alkaanien ominaisuuksia Ch+	Alkoholien ominaisuuksia
Halogeenialkaanit Ch+, Teoria+	Aromaattisten yhdisteiden ominaisuuksia


	Halogeenien elektronegatiivisuus aiheuttaa hiili-halogeeni -sidoksen ja monohalogeenialkaanin pysyvän poolisuuden. Toisaalta elektronien kokonaismäärän ja halogeeniatomin koon suureneminen kasvattavat molekyylien välisiä lyhytaikaisia dispersiovuorovaikutuksia ja molekyylin polaroituvuutta. Lyhyesti: mitä enemmän elektroneja halogeenissa on, sitä suuremmat dispersiovoimat syntyvät ja sitä korkeammaksi kohoaa kiehumispiste.


	Vesimolekyylit ovat poolisia ja niiden välillä on vetysidoksia, joita halogeenialkaanit eivät pysty muodostamaan. Dispersiovuorovaikutukset hallitsevat halogeenialkaanien molekyylien välistä sidosten muodostusta. Ne eivät pysty kilpailemaan vesimolekyylien vahvojen vetysidosten kanssa. Halogeenialkaanien pysyvämpi varausjakauma jää myös dispersiovuorovaikutusten takia liian heikoksi vetääkseen riittävästi vesidipoleja puoleensa. Selkeimmin poolisten yhdisteiden CH₃Cl ja CH₂Cl₂ liukoisuus on hieman parempi kuin muiden. Mitä dispersiovuorovaikutukset ovat?


	Dispersiovuorovaikutukset (Londonin voimat) ovat molekyylien välisiä vuorovaikutuksia, jotka aiheutuvat koko ajan liikkeessä olevien elektronien indusoimista hetkittäisistä dipoleista. Poolisten molekyylien välillä on aina myös dispersiovuorovaikutuksia: syntyy hetkittäisiä dipoleja, jotka voivat vahvistaa tai heikentää pysyvää dipolia. Dispersiovuorovaikutusten voimakkuus riippuu molekyylien polaroituvuudesta, ts. siitä, missä määrin ytimen vaikutus tuntuu elektroniverhon uloimmissa osissa. Kun elektroneja on runsaasti, uloimmat elektronit ovat löysästi sidottuja ja polaroituminen tapahtuu helposti.