Haloalcano

Un **haloalcano**, tamién conocíu como **halogenuro d'arriendo**, **halogenoalcano** o **haluru d'arriendo**, ye un compuestu químicu deriváu d'un alcano por sustitución d'unu o más átomo d'hidróxenu por átomos d'halóxenu. La sustitución con flúor, cloru, bromu y yodu conduz a *fluoroalcanos*, *cloroalcanos*, *bromoalcanos* y *yodoalcanos*, respeutivamente. Los compuestos mestos tamién son posibles, los exemplos más conocíos son los clorofluorocarbonos (CFC) que son los principales responsables del furacu d'ozonu. Los haloalcanos son usaos na fabricación de dispositivos semiconductores, como refrigerantes, axentes espumantes, disolventes, propelentes n'espráis, Axente estintor de quemes axentes estintores y reactivos químicos.

El freon ye'l nome comercial d'un grupu clásicu de clorofluorocarbonos usaos principalmente como refrigerantes. La pallabra Freon ye una marca rexistrada perteneciente a DuPont.

Esisten cuatro tipos de haloalcanos. Nos haloalcanos primarios, el carbonu que soporta l'átomu d'halóxenu ta namái xuníu a un grupu arriendo. Nos haloalcanos secundarios el carbonu col átomu d'halóxenu ta xuníu a dos grupos arriendo. Nun haloalcano terciariu'l carbonu xunío al halóxenu tamién lo ta a tres grupos arriendo. Tamién tenemos otru pequeñu grupu de haloalcanos onde l'átomu d'halóxenu ta xuníu a un grupu metilu (**halometanos**).

## Compuestos con cloru y flúor (CFC, HCFC, HFC)

Los *clorofluorocarbonos* (CFC) son haloalcanos que contienen tanto cloru como flúor. Fueron llargamente usaos d'antiguo na industria, por casu como refrigerantes, propelentes y disolventes llimpiadores. El so usu foi polo xeneral prohibíu pol Protocolu de Montreal, por cuenta de los sos efeutos sobre la capa d'ozonu, (ver furacu d'ozonu). Tamién contribúin al calentamientu global. 

Los *hidroclorofluorocarbonos* (HCFC) son una clase de haloalcanos onde non tolos hidróxenos fueron reemplazaos por cloru o flúor. Son usaos fundamentalmente como sustitutos de los clorofluorocarbonos (CFC), yá que los sos efeutos sobre l'amenorgamientu del ozonu son namái aproximao'l 10% de los de CFC.

Cuando solo ye'l flúor el sustituyente de dellos hidróxenos entós conócense como hidrofluorocarbonos (HFCs). Anque dalgunos tienen un altu potencial de calentamientu global, nun tienen efeutos conocíos sobre la capa d'ozonu, yá que nun contienen cloru o bromu, (cuando esti tipu de compuestos contienen dalgunu d'estos dos elementos son consideraos dañibles pa la capa d'ozonu).

## Polímeros haloxenaos
Alquenos fluorados o clorados pueden ser usaos pa polimerización, dando llugar a polímeros haloxenaos con notables propiedaes de resistencia química. Exemplos importantes inclúin al policloroeteno (Policloruro de vinilu, PVC), politetrafluoretileno (PTFE, Teflon), pero esisten munchos más polímeros haloxenaos; sicasí, los sos monómeros son haloalquenos (más comúnmente llamaos haluros de vinilu).

## Historia

### Desenvolvimientu inicial
El tetracloruro de carbonu foi usáu n'estintores y granaes estintores de vidriu dende finales del sieglu XIX hasta redolada'l fin de la segunda guerra mundial. La esperimentación con cloroalcanos pa la estinción del fueu en aviación militar empezó siquier asina los años 20 del sieglu pasáu.

L'inxenieru americanu Thomas Midgley desenvolvió los clorofluorocarbonos (CFC) en 1928 como una alternativa pal amoniacu (NH3), clorometano (CH3Cl) y el dióxidu d'azufre (SO2), que son tóxicos pero que yeren d'usu común naquel momentu como refrigerantes. El nuevu compuestu desenvueltu tenía que tener un puntu de bullidura baxu, ser non tóxicu y polo xeneral inerte. Nuna demostración pa l'American Chemical Society, Midgley demostró flamantemente toes estes propiedaes inspirando'l gas y expirándolo pa soplar una vela.

Midgley específicamente desenvolvió'l CCl2F2. Sicasí, una de les carauterístiques interesantes ye qu'esiste una familia entera d'estos compuestos, cada unu teniendo'l so puntu de bullidura únicu, pudiendo afaese a distintes aplicaciones. Amás de la so aplicación orixinal como refrigerantes, los clorofluoroalcanos fueron usaos como propelentes n'espráis, disolventes llimpiadores pa plaques electróniques y axentes espumantes pa producir plásticos espandíos, (tales como'l poliestireno espandíu utilizáu, ente otres aplicaciones, en materiales de envasado).

### Desenvolvimientu d'alternatives
Mientres la Segunda Guerra Mundial, dellos de los primeres cloroalcanos yeren d'usu estándar nos aviones militares de dellos contendentes, pero estos primeres halones, (nome col que se conoz a los axentes estintores haloxenaos), sufríen d'una toxicidá escesiva. Sicasí, dempués de la guerra tamién se fixeron amodo más habituales na aviación civil.

Nos años sesenta, los fluoroalcanos y bromofluoroalcanos pasaron a tar disponibles y fueron rápido consideraos ente los materiales más efeutivos descubiertos pa la llucha contra'l fueu. Les primeres investigaciones con halón 1301 fueron llevaes a cabu so los auspicios del exércitu estauxunidense, ente que el halón 1211 foi, primeramente, desenvueltu principalmente nel Reinu Xuníu. A finales de la década de los 60 yeren estándar en munches aplicaciones onde l'agua y los estintores de polvu seco suponíen una amenaza d'estropiar el bien que pretendía protexese del fueu, incluyendo sales d'ordenadores, centros de telecomunicaciones, llaboratorios, museos y coleiciones d'arte. De primeres en barco de guerra, nos años 70, los bromofluoroalcanos, tamién progresivamente, llegaron a tar acomuñaos con una rápidu control de fueos graves n'espacios zarraos con un riesgu mínimo pal personal.

El trabayu n'alternatives pa los clorofluorocarbonos en refrigerantes empezó a finales de los años 1970, dempués que los primeros avisos de perxuiciu al ozonu estratosféricu fueron publicaos na revista Nature en 1974 por Molina y Rowland, (quien compartieron el Premiu Nobel de Química en 1995 pol so trabayu). Añadiendo hidróxenu y creando hidrofluorocarbonos (HCFC), los químicos fixeron a estos compuestos menos estables na atmósfera inferior, dexándo-yos descomponese antes d'algamar la capa d'ozonu. Alternatives posteriores prescinden del cloru, creando hidrofluorocarbonos (HFC) con tiempos de vida inda más curtios na atmósfera inferior.

Nos entamos de la década de los 1980, los bromofluoroalcanos yeren d'usu común n'aeronaves, barcos y vehículos grandes amás d'instalaciones informátiques y museos. Sicasí, empezar a sentir esmolición sobre l'impautu de los cloroalcanos y bromoalcanos sobre la capa d'ozonu. La Convención de Viena sobre la Proteición de la Capa d'Ozonu de 1985 nun cubrir los bromofluoroalcanos yá que se pensaba, naquel momentu, que la descarga d'emerxencia de los sistemes d'estinción yera demasiáu pequeña en volume pa producir un impautu significativu como p'acutar el so usu, siendo amás tamién importantes pa la seguridá de les persones.

Sicasí, nel momentu del Protocolu de Montreal yá se dieren cuenta que les descargues accidentales o apostaes mientres les comprobaciones de los sistemes y el caltenimientu suponíen volúmenes sustancialmente mayores que les descargues d'emerxencia, y por consiguiente los halones fueron incluyíos dientro del tratáu, anque con esceiciones.

### Retirada paulatina
Los únicos usos pemitidos pa los clorofluroalcanos son melecinales.

L'usu de ciertos cloroalcanos como disolventes p'aplicaciones de gran escala, tales como llimpieza en secu, ta siendo abandonáu pasu ente pasu debíu, por casu, a la direutiva de Compuestos Orgánicos Volátiles (COV) de la XE.

Finalmente, los bromofluoroalcanos (halones), fueron retiraos de forma xeneral en munchos países europeos antes del 2004, basándose nel Protocolu de Montreal y les direutrices de la XE. Siendo dexaos dende entós namái n'aplicaciones crítiques como aviación o militares. La producción de nuevos stocks cesó na mayoría de los países, probablemente toos, a partir de 1994. Sicasí munchos países inda riquen que les sos aeronaves sían forníes con sistemes pa estinción de quemes basaes en halón, porque una alternativa dafechu satisfactoria y segura pa esta aplicación nun foi afayada. Esisten amás otros pocos, y altamente especializaos, usos. Esto traxo la creación de programes de reciclaje de halón al traviés de "bancos de halón", que traten d'asegurar una xestión responsable del halón y d'aforru nos stocks que queden.

## Nomenclatura

### Nomenclatura IUPAC
La denominación oficial de los haloalcanos tendría de siguir la nomenclatura IUPAC, onde lo más común ye nomar l'halóxenu como un prefixu del alcano, (nomenclatura sustitutiva). Por casu, l'etanu con bromu sería bromoetano, el metanu con cuatro grupos cloru sería tetraclorometano. Tamién acepta nomase el compuestu como un "haluru d'arriendo", (nomenclatura función-radical). Sicasí, munchos d'estos compuestos yá tienen un nome trivial establecíu, que ye aceptáu pola nomenclatura IUPAC. Por casu el cloroformu (triclorometano).

### Nomenclatura alternativa de refrigerantes
El sistema de denominación de refrigerantes úsase principalmente con alcanos de cadena curtia clorados o fluorados utilizaos en refrigeración. Nos Estaos Xuníos l'estándar ta especificáu na normativa ANSI/ASHRAE Standard 34, con suplementos añales adicionales. Esti sistema, desenvueltu va décades, convirtióse nun sistema de nomenclatura internacional.

Los prefixos ANSI/ASHRAE específicos yeren FC (fluororocarbono) o R (refrigerante), pero anguaño la mayoría tienen prefixos basaos nuna clasificación más concreta:

* CFC, pa clorofluorocarbonos (Cl, F, C)
* HCFC, pa hidroclorofluorocarbonos (H, Cl, F, C)
* HBFC, pa hidrobromofluorocarbonos (H, Br, F, C)
* HFC, pa hidrofluorocarbonos (H, F, C)
* HC, pa hidrocarburos (H, C)
* PFC, pa perfluorocarbonos (dafechu fluorados) (F, C)
etc.

El sistema de nomenclatura consiste en "prefixu-01234a", onde:

:0 = Númberu de dobles enllaces. (Omítese si ye cero).
:1 = Númberu d'átomos de carbonu - 1. (Omítese si ye cero)
:2 = Átomos d'hidróxenu + 1
:3 = Átomos de flúor
:4 = Átomos de cloru reemplazaos por átomos de bromu (añader el prefixu B), o átomos de yodu (añader el prefixu I). (Omítese si ye cero).
:a = Lletra o lletres añadíes pa identificar los isómeros. Nel casu d'un haloalcano de dos carbonos, el isómero "normal", ensin lletra, pa una numberación ye aquel que tien la menor diferencia de mases ente los carbonos. De siguío les lletres a, b, etc. son axudicaes socesivamente a cada isómero conforme la diferencia de mases alloñar de la del "normal".

#### Decodificando el nome
Puede faese deduciéndolo de les regles enantes espuestes, o bien sumándo-y 90 al númberu que sigue al prefixu, llográndose una cifra que se correspuende cola composición C:H:F. En compuestos enchíos el númberu de sustituyentes ye igual a (2C + 2). Nel casu que la suma d'átomos de H y F seya inferior al númberu de sustituyentes, entós el restu d'átomos pa llegar a la saturación van corresponder a átomos de Cl, Br y/o I. Por casu:

 ASHRAE +90 Composición empírica Fórmula C 
 H F (+Cl) (+Br)
 CFC-11 101 1 0 1 3 - CCl3F
 
 HCFC-21 111 1 1 1 2 - CHCl2F
 
 HBFC-22B1 112 1 1 2 - 1 CHBrF2
 
 HFC-32 122 1 2 2 - - CH2F2

### Nomenclatura alternativa de halones
Al igual que l'anterior tamién se convirtió nun sistema de nomenclatura utilizáu internacionalmente. Foi escurríu pol cuerpu d'inxenieros del exércitu estauxunidense, (U.S. Army Corps of Engineers). Los halones son hidrocarburos haloxenaos destinaos al usu como Axente estintor de quemes axentes estintores.

Nesta nomenclatura al términu "Halón" sígue-y un númberu de 3, 4 o 5 cifres onde'l primer díxitu correspuende al númberu d'átomos de carbonu, el segundu al númberu d'átomos de flúor, el terceru al númberu d'átomos de cloru, el cuartu al númberu d'átomos de bromu y el quintu correspuende al númberu d'átomos de yodu. Los ceros finales nun s'espresen. Por casu el Halón 1301 correspuende al compuestu de fórmula CBrF3, (bromotrifluorometano).

## Visión xeneral

***** En dellos compuestos a manera d'exemplu yá que nun s'usa esta nomenclatura con ellos.

## Síntesis
Los haluros d'arriendo pueden ser sintetizaos a partir d'alcanos, alquenos o alcoholes.

### Dende alcanos
Los alcanos reaccionen con halóxenos (davezu cloru y bromu, yá que col flúor pueden reaccionar violentamente y el yodu nun reacciona) por aciu una halogenación radicalaria. Nesta reaición un átomu d'hidróxenu ye esaniciáu del alcano, y de siguío sustituyíu por un átomu d'halóxenu al traviés d'una reaición cola molécula diatómica del halóxenu. Esto ye:

:Etapa 1: X2 → 2 X**·** (Iniciación)

:Etapa 2: X**·** + R-H → R**·** + HX (1ᵉʳ etapa d'espardimientu)

:Etapa 3: R**·** + X2 → R-X + X**·** (2ª etapa de progación)

Les etapes 2 y 3 siguen repitiéndose, caúna suministrando l'entemediu reactivu necesariu pa la otra etapa. Esto conozse como reaición en cadena radicalaria. La reaición sigue hasta que los radicales son consumíos nuna de les trés etapes de terminación:

:R**·** + X**·** → R-X 

:2 X**·** → X2 

:2 R**·** → R-R

Na primera'l productu ye'l mesmu que'l de la étapa 3, el haloalcano deseyáu, pero al traviés de la destrucción de dos radicales. La segunda ye la reaición inversa a la etapa 1. La tercera esplica la pequeña contaminación nesta reaición con alcanos más grandes y los sos consiguientes haloalcanos.

Esisten organismos marinos y dalgunos terrestres que tienen ciertes enzimes que catalizan la halogenación (sobremanera bromu y cloru) en carbonos enchíos. La enzima cataliza la reaición cola participación d'un cofactor de vanadiu y peróxidu d'hidróxenu, formando un hipohalogenito como intermediariu. Por casu, la bromoperoxidasa (EC 1.11.1.18) ye una enzima que cataliza la reaición:

: **R-H + HBr + H<sub>2</sub>O<sub>2</sub> <math>\rightleftharpoons</math> R-Br + 2 H<sub>2</sub>O**

Y la cloroperoxidasa (EC 1.11.1.10) ye una enzima que cataliza la formación d'enllaces estables C-Cl:

: **R-H + HCl + H<sub>2</sub>O<sub>2</sub> <math>\rightleftharpoons</math> R-Cl + 2 H<sub>2</sub>O**

### Dende alquenos
Un alqueno reacciona con un haluru d'hidróxenu (HX) como'l cloruru d'hidróxenu (HCl) o'l bromuru d'hidróxenu (HBr) pa formar un haloalcano. El doble enllaz del alqueno ye reemplazáu por dos nuevos enllaces, unu col halóxenu y l'otru col átomu d'hidróxenu del hidrácido del halóxenu. La regla de Markonikov establez que nesta reaición lo más probable ye que l'halóxenu quede xuníu al carbonu más sustituyíu. Por casu:

: H3C-CH=CH2 + HCl → H3C-CHCl-CH3 pero non H3C-CH2-CH2Cl

Los alquenos tamién reaccionen con halóxenos (X2) pa formar haloalcanos con dos átomos d'halóxenu vecinales. Esto dacuando conozse como "decoloración" del halóxenu, una y bones el reactivu X2 ye coloriáu y el productu ye davezu incoloru. Por casu:

: H3C-CH=CH2 + Br2 → H3C-CHBr-CH2Br

Otra opción, ye **halogenar la posición alílica d'un alqueno**, con *NBS (N-bromosuccinimida)*, qu'actúa como fonte de bromu molecular (Br2) a baxa concentración al reaccionar con bromuru d'hidróxenu (HBr) presente a nivel de traces, usando tetraclorometano como disolvente en presencia d'un iniciador de radicales llibres (como peróxidos o lluz). El propósitu de la NBS ye detener la reaición nel productu deseyáu, de lo contrario la bromación siguiría. Como productu secundariu llógrase succinimida.

### Dende alcoholes
Les fluoruros d'arriendo pueden preparar a partir d'alcoholes faciéndolos reaccionar con axentes fluorantes especiales, tales como'l reactivu de Ishikawa y el reactivu de Olah.

Los alcoholes terciarios reaccionen con ácidu clorhídrico direutamente pa producir el cloroalcano terciariu, pero si usa un alcohol primario o secundariu ye necesaria la presencia d'un ácidu de Lewis, un "activador", como'l cloruru de cinc. Como alternativa la conversión puede ser llevada a cabu direutamente usando cloruru de tionilo (SOCl2). Un alcohol puede tamién ser convertíu a bromoalcano usando acedu bromhídrico o tribromuro de fósforu (PBr3), o a yodoalcano usando fósforu coloráu y yodu pa xenerar "in situ" el triyoduro de fósforu. Dos exemplos:

: (H3C)3C-OH + HCl → (H3C)3C-Cl + H2O

: CH3-(CH2)6-OH + SOCl2 → CH3-(CH2)6-Cl + SO2 + HCl

Una alternativa al usu de cloruru de tionilo, ye usar cloruru de oxalilo, col que se llogra'l cloroalcano correspondiente.

## Reaiciones de los haloalcanos
Los haloalcanos son reactivos frente a nucleófilos. L'enllaz ente'l carbonu y l'halóxenu ta polarizáu, l'halóxenu ye más electronegativu que'l carbonu al cual ta xuníu. Esto trai un carbonu electrodeficiente (electrófilo) que, inevitablemente, atrai nucleófilos.

### Reaiciones de sustitución
Les reaiciones de sustitución impliquen reemplazar l'halóxenu por otru grupu.

La hidrólisis, una reaición na que l'agua ruempe un enllaz, ye un bon exemplu de la naturaleza electrófila de los haloalcanos. L'enllaz polarizáu atrai iones hidróxidu, OH-, (siendo'l NaOH(aq) una fonte común d'esti ión). L'OH- ye un nucleófilo con una carga negativa, y yá que tien un escesu d'electrones puede vencelos al carbonu electrófilo, lo que resulta nun enllaz covalente ente los dos. Asina C-X ruémpese heterolíticamente dando llugar a un ión haluru, X-. Una y bones l'OH ta agora xuníu al grupu arriendo creóse un alcohol. (La hidrólisis, por casu, del bromoetano conduz a etanol).

Hai de solliñar que dientro del grupu de los halóxenos, l'enllaz C-X debilitar al aumentar el tamañu del halóxenu, (y menguar la fuercia como base del correspondiente ión haluru), y esto afecta a la velocidá de la reaición. Con éses l'enllaz C-I d'un yodoalcano xeneralmente reacciona más rápidu que'l C-F d'un fluoroalcano.

Amás de la hidrólisis, dellos otros exemplos de sustitución nucleófila:

* El amoniacu (NH3) y bromoetano dan un amiestu de etilamina, dietilamina y trietilamina (en forma de les sos sales de bromuru) y bromuru de tetraetilamonio.
* El cianuru (CN-) añadíu a bromoetano va formar propiononitrilo (CH3CH2CN), un nitrilo, y Br-. Los nitrilos pueden ser adicionalmente hidrolizados a acedos carboxílicos.

### Reaiciones d'eliminación
En cuenta de xenerar una molécula onde l'halóxenu ye sustituyíu por daqué distintu, puédense esaniciar dafechu tantu l'halóxenu como un hidróxenu vecinal pa formar un alqueno. Por casu, con bromoetano y NaOH, l'hidróxidu puede atacar a un átomu d'hidróxenu del carbonu ensin sustituyir, esaniciando un protón (H+) y el bromuru del bromoetano. Esto da C2H4 (etilenu), H2O y NaBr.

## Aplicaciones

### Propelentes
Unu de los usos importantes de los CFC foi como propelentes en inhaladores pa melecines utilizaes nel tratamineto del asma. La conversión d'estos dispositivos y tratamientos dende los CFC a otros halocarbonos que nun tengan el mesmu efeutu sobre la capa d'ozonu ta bien en marcha. La capacidá de los hidrofluorocarbonos como propelentes para solubilizar melecines y excipientes ye distinta de la de CFC y por consiguiente riquen una considerable cantidá d'esfuerciu pa reformulalos.

### Refrigerantes
Un refrigerante ye un compuestu usáu nun ciclu térmicu que sufre un cambéu de fase de gas a líquidu y al inrevés. Los dos principales usos de los refrigerantes son en frigoríficos, conxeladores y aires acondicionaos. Los CFC apaecieron na década de los 1930 y daes les sos carauterístiques, seguros, baxa toxicidá, estables, de bon manexu y baratos, sustituyeron a los peligrosos amoniacu, cloruru de metilu o SO2 que s'utilizaren hasta aquel momentu como refrigerantes. Sicasí les evidencies de la so aición perxudicial sobre la capa d'ozonu fizo que l'usu de los CFC como refrigerantes en nueves instalaciones tea prohibíu dende mediaos de la década de 1990. L'usu de los HCFC n'equipos nuevos tamién ta prohibíu, anque pueden usase inda por un tiemppo llindáu en recargues. Una alternativa ye l'usu de HFCs.

### Esplumes
Un axente espumante, (o expandente o d'espansión), ye un material que va producir gas so ciertes condiciones, (típicamente temperatures altes), pudiendo ser usáu pa formar espluma, aumentando'l volume. Ye'l casu de compuestos volátiles que al calecer producen gas. Nel pasáu usóse llargamente'l CFC-11, que darréu foi sustituyíu principalmente pol HCFC-141b. Na actualidá tender al usu de HFCs ya hidrocarburos según teunoloxíes basaes en CO2, agua o aire.

### Estinción de quemes
A altes temperatures los halones descompónense lliberando átomos d'halóxenu que se combinen conducentemente con radicales llibres que se xeneren mientres la combustión, desactivando la reaición d'espardimientu de la llapada inclusive quedando'l combustible fayadizu, osíxenu y calor. La reaición química nuna llapada sigue una reaición en cadena radicalaria. Por aciu la captura de los radicales qu'arrobinen la reaición los halones son capaces de "envelenar" el fueu, con concentraciones menores que les riquíes polos sistemes d'estinción qu'usen los métodos más tradicionales d'enfriamientu, aforfugamientu o dilución del combustible. Amás dada la so llindada toxicidá y nun estropiar los bienes a protexer, tuvieron un ampliu espardimientu. Por cuenta de ser perxudiciales pa la capa d'ozonu, el so usu na actualidá llindar a aplicaciones crítiques, (centrales nucleares, aviación y militares).

### Disolventes
Nel pasáu l'usu del metilcloroformo (1,1,1-tricloroetano) na llimpieza de metales y del CFC-113 na llimpieza de componentes electrónicos taba bien estendíu. Por cuenta de los sos efeutos nocivos sobre la capa d'ozonu el so usu ta prohibíu dende mediaos de la década de 1990. Como sustituyentes provisionales, yá que tamién el so usu tien de ser abandonáu progresivamente, usáronse los HCFC-141b y HCFC-225 ca/cb. Otru disolvente, usáu como desengrasante na industria, tamién yá prohibíu ye'l tetracloruro de carbonu. Ente les alternatives qu'apaecieron a estos disolventes atopen l'usu de HFCs, hidrofluoroéteres (HFEs), disolventes clorados (p. ex. tricloroetileno), hidrocarburos y disolventes osixenaos (p.ej. metanol). Tamién sistemes de llimpieza qu'usen agua o l'usu de teunoloxíes que nun precisen llimpieza.

### Control de plagues
El bromuru de metilu (CH3Br) usóse pal sulfatamientu de suelos y el control de plagues n'agricultura. Na Xunión Europea el so usu ta llindada y controlada a usos críticos.

## Bibliografía
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## Referencies

## Enllaces esternos
* Haluros d'arriendo