Физические свойства. Галогенметаны, за исключением йодметана, являются газами

Галогенметаны, за исключением йодметана, являются газами. Их низшие гомологи представляют собой бесцветные высоколетучие жидкости со сладковатым запахом.

Рост атомного номера галогена ведет к росту температуры кипения галегеналкана.

Рост температуры кипения наблюдается при увеличении числа атомов галогена в молекуле галогеналкана. Следует отметить, что фторпроизводные не подчиняются этим закономерностям. Так температура кипения дихлорметана (хлористый метилен, метиленхлорид) СН₂Cl₂ - 40⁰С, а температура кипения дифтордихлорметана СF₂Cl₂ - -28⁰С. Свойство фторметанов иметь аномальные температуры кипения – явилось причиной применения фторметанов в качестве фреонов – холодильных жидкостей.

Как видно из таблицы атомы галогенов, кроме йода имеют электроотрицательность более высокую, чем у атома углерода в состоянии sp³-гибридизации.

Соответственно ковалентные связи С_sp3-Наl полярны (С _sp3 – J в наименьшей степени.). Характеристики связей приведены в таблице.

Дипольный момент(μ ) = величина электрического заряда (q) × расстояние между зарядами(r). В системе СИ размерность дипольного момента – дебай (D)

Данные таблицы показывают, что галогены обладают отрицательным индуктивным эффектом, а в молекулах галогеналканов электронная пара связи С_sp3-Наl смещена в сторону атома галоида:

Кроме того, данные таблицы показывают, что снижение полярности связи сопряжено со снижением энергии связи и ростом ее поляризуемости.

Все эти особенности связи С_sp3-Наl свидетельствуют в пользу предположения о том, что связь С_sp3-Наl должна подвергаться гетеролитическому разрыву. Причем в ряду от фтора к йоду разрыв должен происходить с убывающими затратами энергии т.е. все легче. В результате разрыва отрицательным зарядом будет обладать атом галоида, а на атоме углерода возникнет положительный заряд, т.е. образуется карбкатион:

Образующийся карбкатион, частица, несущая положительный заряд, будет взаимодействовать с частицами, несущими отрицательный заряд. Таковыми являются нуклеофилы. Соответственно для галогенопроизводных со связью С(sp³)-Наl характерны реакции нуклеофильного замещения (S_N) и элиминирования (Е).