Haloalkanes: Alkyl Halides and Their Properties

Haloalkanes

• Also known as alkyl halides
• General formula: R-X, where R = alkyl group and X = halogen (F, Cl, Br, I)
• Classified based on the type of halogen:
  • Fluoroalkanes (R-F)
  • Chloroalkanes (R-Cl)
  • Bromoalkanes (R-Br)
  • Iodoalkanes (R-I)

Physical Properties

• Boiling points increase with increasing molecular mass and atomic number of the halogen
• Solubility in water decreases as the molecular mass increases
• Density increases with increasing molecular mass and atomic number of the halogen

Chemical Reactions

• Nucleophilic substitution reactions:
  • SN1 mechanism (unimolecular) - involves formation of a carbocation intermediate
  • SN2 mechanism (bimolecular) - involves a concerted mechanism with a transition state
• Elimination reactions:
  • Dehydrohalogenation - formation of an alkene and a hydrogen halide
  • Dehalogenation - formation of an alkane and a halogen molecule

Synthetic Methods

• Halogenation of alkanes:
  • Free radical halogenation - using Cl2 or Br2
  • Electrophilic halogenation - using X2 or HX
• Nucleophilic substitution reactions:
  • Reaction with sodium or potassium salts of acids (e.g., NaCN, KCN)

Haloarenes

• Also known as aryl halides
• General formula: Ar-X, where Ar = aryl group and X = halogen (F, Cl, Br, I)
• Classified based on the type of halogen:
  • Fluoroarenes (Ar-F)
  • Chloroarenes (Ar-Cl)
  • Bromoarenes (Ar-Br)
  • Iodoarenes (Ar-I)

Physical Properties

• Boiling points increase with increasing molecular mass and atomic number of the halogen
• Solubility in water decreases as the molecular mass increases
• Density increases with increasing molecular mass and atomic number of the halogen

Chemical Reactions

• Nucleophilic substitution reactions:
  • SNAr mechanism (nucleophilic aromatic substitution) - involves formation of a Meisenheimer complex
• Electrophilic substitution reactions:
  • Halogenation - reaction with Cl2 or Br2
  • Nitration - reaction with HNO3
  • Sulfonation - reaction with H2SO4

हेलोअल्केन्स

• हेलोअल्केन्स को अल्काइल हैलाड्स भी कहा जाता है
• सामान्य सूत्र: R-X, जहां R = अल्काइल समूह और X = हैलोजन (F, Cl, Br, I)
• हैलोजन के प्रकार के आधार पर वर्गीकृत:
  • फ्लुओरोअल्केन्स (R-F)
  • क्लोरोअल्केन्स (R-Cl)
  • ब्रोमोअल्केन्स (R-Br)
  • आयोडोअल्केन्स (R-I)

भौतिक गुण

• क्वाथनांक बड़े होते हैं जैसे ही आण्विक द्रव्यमान और हैलोजन की परमाणु संख्या बढ़ती है
• जल में घुलनशीलता आण्विक द्रव्यमान बढ़ने के साथ घटती है
• घनत्व हैलोजन की परमाणु संख्या और आण्विक द्रव्यमान बढ़ने के साथ बढ़ता है

रासायनिक अभिक्रियाएं

• न्यूक्लिओफिलिक प्रतिस्थापन अभिक्रिया:
  • SN1 मैकेनिज्म (उनिमोल्युलर) - कर्बोकेशन मध्यवर्ती के गठन से संबंधित
  • SN2 मैकेनिज्म (बाइमोल्युलर) - संक्रमण स्थिति में एक समन्वित मैकेनिज्म से संबंधित
• एलिमिनेशन अभिक्रिया:
  • डीहाइड्रोहैलोजेनेशन - अल्कीन और हाइड्रोजन हैलाइड के गठन से संबंधित
  • डीहैलोजनेशन - अल्काइन और हैलोजन अणु के गठन से संबंधित

संश्लेषण विधियां

• अल्केन्स का हैलोजनकरण:
  • फ्री रेडिकल हैलोजनेशन - Cl2 या Br2 का उपयोग करते हुए
  • इलेक्ट्रोफिलिक हैलोजनेशन - X2 या HX का उपयोग करते हुए
• न्यूक्लिओफिलिक प्रतिस्थापन अभिक्रिया:
  • सोडियम या पोटेशियम लवणों के साथ अभिक्रिया (उदाहरण के लिए, NaCN, KCN)

हेलोएसीन्स

• हेलोएसीन्स को एरिल हैलीड्स भी कहा जाता है
• सामान्य सूत्र: Ar-X, जहां Ar = एरिल समूह और X = हैलोजन (F, Cl, Br, I)
• हैलोजन के प्रकार के आधार पर वर्गीकृत:
  • फ्लुओरोएसीन्स (Ar-F)
  • क्लोरोएसीन्स (Ar-Cl)
  • ब्रोमोएसीन्स (Ar-Br)
  • आयोडोएसीन्स (Ar-I)

भौतिक गुण

• क्वाथनांक बड़े होते हैं जैसे ही आण्विक द्रव्यमान और हैलोजन की परमाणु संख्या बढ़ती है
• जल में घुलनशीलता आण्विक द्रव्यमान बढ़ने के साथ घटती है
• घनत्व हैलोजन की परमाणु संख्या और आण्विक द्रव्यमान बढ़ने के साथ बढ़ता है

रासायनिक अभिक्रियाएं

• न्यूक्लिओफिलिक प्रतिस्थापन अभिक्रिया:
  • SNAr मैकेनिज्म (न्यूक्लिओफिलिक एरोमैटिक प्रतिस्थापन) - माइसेनहIMER कॉम्प्लेक्स के गठन से संबंधित
• इलेक्ट्रोफिलिक प्रतिस्थापन अभिक्रिया:
  • हैलोजनीकरण - Cl2 या Br2 के साथ अभिक्रिया
  • नाइट्रेशन - HNO3 के साथ अभिक्रिया
  • सلفोनीकरण - H2SO4 के साथ अभिक्रिया