P5 Propiedades Haluros de alquilo

Química Orgánica I
Instituto Tecnológico de Celaya
PROPIEDADES DE HALOGENUROS DE
ALQUILO
Introducción:
ENLACE. El carbono que lleva el grupo funcional, en los haluros de alquilo, tiene
hibridación sp3. Lons angulos de enlace del carbono son aproximadamente tetraédricos y el
halógeno se conecta al carbono por un enlace . Las distancias de enlace carbono-halógeno
es los haluros de alquilo aumenta en el orden C-F (140 pm)<C-Cl (179 pm)< C-Br (197
pm)< C-I (216 pm).
MOMENTO DIPOLAR. Los enlaces carbono-halógeno son enlaces covalentes polares y el
carbono lleva una carga parcial positiva (+C-X-). La presencia de estos enlaces polares
hace que los haluros de alquilo sean moléculas polares. Los momentos dipolares de los
haluros de alquilo (ejemplo: clorometano tiene un momento dipolar de 1.9 D) son muy
parecidos al del agua ( = 1.8 D).
PUNTO DE EBULLICIÓN. Cuando se comparan los puntos de ebullición de haluros del
mismo tipo, se observa que el punto de ebullición aumenta con el número de átomos de
carbono. Con respecto al halógeno, el punto de ebullición aumenta a medida que se
desciende en la tabla periódica; los fluoruros de alquilo tienen los puntos de ebullición más
bajos y los yoduros de alquilo los más altos (ejemplo: fluoruro de etilo –32 oC; cloruro de
etilo 12 oC; bromuro de etilo 38 oC y Yoduro de etilo 72oC). Esta tendencia concuerda con
el incrementeo en la polarizabilidad de los halógenos.
Los puntos de ebullición de los derivados clorados del metano aumentan con el número de
átomos de cloro debido al incremento de las fuerzas de atracción dipolo inducido- dipolo
inducido, lo mismo sucede para los bromuros y los yoduros. El flúor es el único de los
halógenos en donde una acumulación de sustituyentes flúor no hace que los puntos de
ebullición aumenten sucesivamente.
SOLUBILIDAD. Todos los haluros de alquilo son insolubles en agua y son solubles en
solventes orgánicos.
DENSIDAD. Los fluoruros y cloruros de alquilo son menos densos que el agua; los
bromuros y yoduros de alquilo son más densos que el agua.
REACTIVIDAD. En las reacciones de sustitución nucleófila los halogenuros de alquilo
son, con mucho, los más útiles y versátiles de todos los compuestos orgánicos. Los
halogenuros de alquilo experimentan numerosísimas reacciones de sustitución nucleófila
muchas de las cuales tienen gran importancia tanto en la industria como en el laboratorio.
De hecho la sustitución nucleófila sobre los halogenuros de alquilo es una de las tres clases
más importantes de reacciones orgánicas. Este tipo de reactividad se debe a su fácil
accesibilidad y a la relativa sencillez con que son desplazados los aniones halogenuros
(débilmente básicos).
En general la velocidad de reacción de los halogenuros, para cualquier grupo alquilo, se
encuentra en el orden RI>RBr>RCl. Así, pues, el yoduro de etilo es más reactivo frente a la
mayoría de los agentes nucleófilos que el bromuro de etilo y el cloruro de etilo es el menos
reactivo de los tres.
El tipo de reacción de las tres clases de halogenuros de alquilo dependen de la naturaleza de
la reacción. En las reacciones de sustitución nucleófila unimolecular las velocidades son
PRÁCTICA 5: Propiedades de halogenuros de alquilo
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paralelas a las estabilidades de los iones carbonio correspondientes: terciarios > secundarios
>primarios. La reacción de los halogenuros de alquilo con nitrato de plata en el alcohol
constituye un ejemplo excelente. El ión plata facilita la reacción de sustitución nucleófila
unimolecular apoderándose del ión halogenuro implícitamente contenido en el halogenuro
de alquilo gracias a su potente acción coordinadora sobre estos aniones:
Por otra parte, el ión yoduro es un nucleófilo potente con lo cual el reactivo formado por
yoduro sódico en acetona favorece la reacción de sustitución nucleófila bimolecular. Aquí
la velocidad de la reacción depende principalmente de los factores estéricos, en particular
del número y tamaño de los sustituyentes que existan en el carbono portador del halógeno.
Por tanto, el orden de reactividad de los halogenuros de alquilo es primario > secundario >
terciario. Al contrario que el yoduro, tanto el bromuro como el cloruro sódicos son
insolubles en acetona. Cuando se tratan con yoduro sódico disuelto en acetona, los
bromuros primarios dan un precipitado de bromuro sódico en menos de tres minutos a 25º
C, mientras que los cloruros primarios requieren que la reacción se lleve a cabo a 50º C
para dar un precipitado de cloruro sódico. Los bromuros secundarios reaccionan con
bastante rapidez a 50º C y los bromuros terciarios mucho más lentamente.
Estos dos ensayos (el de nitrato de plata y el del yoduro sódico), tomados conjuntamente,
proporcionan una información muy valiosa acerca de la estructura de alquilo desconocido.
Experimentación:
Material

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Mechero
6 tubos de ensayo
1 probeta de 15 ml
1 pipeta de 10 y 5 ml
3 Vasos de precipitado 25 ml
Reactivos
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Cloruro de t-butilo
Bromuro de n-butilo
Yoduro de n-butilo
Cloruro de metileno
Tetracloruro de carbono
Nitrato de plata en alcohol al 3 por
100
Cloruro de s-butilo
Yoduro sódico en acetona anhidra al
15 por 100
Procedimiento:
Con los productos obtenidos en la obtención de halogenuros de alquilo primarios y
terciarios se realizaran los siguientes ensayos:
1- Solubilidad en agua y densidad
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Añada algunas gotas de cloruro de t-butilo a 1 ml de agua en un tubo de ensayo pequeño.
Repítalo con bromuro de n-butilo y con yoduro de n-butilo. ¿Qué observa acerca de la
solubilidad en agua y densidad respecto a ella de cada compuesto?.
2- Inflamabilidad de los halogenuros de alquilo
Ensaye la inflamabilidad del cloruro de t-butilo, del bromuro de n-butilo, del cloruro de
metileno y del tetracloruro de carbono (colocando una gota en el extremo de un agitador y
llevándola a la llama del mechero Bunsen). Anote sus observaciones.
3- Ensayo del nitrato de plata
Añada una gota de cloruro de n-butilo a 2 ml de una solución de nitrato de plata en alcohol
al 3 por 100 contenidos en un tubo de ensayo pequeño y agite. Repítalo con cloruro de sbutilo y con cloruro de t-butilo.
Haga lo mismo para el cloruro de n-butilo, bromuro de t-butilo y el yoduro de n-butilo.
Deje estar cada mezcla por lo menos durante diez minutos, inspeccionándolas a intervalos
regulares. Observe cuando aparece el precipitado en cada caso. Ordene las reacciones frente
al nitrato de plata según su velocidad de reacción basándose en: a) la estructura del
halogenuro y b) en la naturaleza del halógeno.
4- Ensayo del yoduro sódico
Añada unas gotas de cloruro de n-butilo a 1 ml de solución de yoduro sódico en acetona
anhidra al 15 por 100. Agite fuertemente. Repítalo con cloruro de s-butilo, con cloruro de tbutilo y con bromuro de n-butilo. Deje estar cada solución durante tres minutos a
temperatura ambiente. Si no se forma precipitado coloque el tubo de ensayo en un vaso con
agua a 50º C durante seis minutos. Observe nuevamente si se ha formado o no un
precipitado. Ordene los distintos halogenuros de alquilo de acuerdo con la reacción
observada frente al yoduro sódico.
Informes:
1.- Enliste las características principales de los halogenuros de alquilo primarios y
terciarios.
2.- Confeccione una lista según las velocidades decrecientes de la reacción con nitrato de
plata alcohólico de los compuestos siguientes: cloruro de n-butilo, yoduro de t-butilo,
bromuro de n-butilo, bromuro de s-butilo y bromuro de t-butilo3.- Ordene los compuestos siguientes según las velocidades decrecientes de la reacción con
yoduro sódico en acetona. Cloruro de n-butilo, cloruro de isopropilo, cloruro de t-amilo y
bromuro de n-butilo.
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