Halometan

[thumb|[Molekula  metana u 3D modelu ispunjavanja prostora.]]
**Halometanski** spojevi su derivati metana () s jednim ili više atoma vodika zamijenjenih atomima halogena (F, Cl, Br ili I). Halometani se pojavljuju prirodno, posebno u morskom okruženju, i nastaju ljudskom rukom, najznačajniji su kao rashladna sredstva, rastvarači, pogonski plinovi i fumiganti. Mnogi, uključujući hlorofluorougljike, privukli su široku pažnju jer postaju aktivni kada su izloženi ultraljubičastom svjetlu, koje se nalazi na velikim visinama i uništavaju Zemljin zaštitni ozonski omotač.

## Struktura i svojstva
Poput samog metana, halometani su tetraedarske molekule. Atomi halogena se uveliko razlikuju po veličini i naboju od vodika i međusobno. Posljedično, većina halometana odstupa od savršene tetraedarske simetrije metana.
Fizička svojstva halometana zavise od broja i identiteta atoma halogena u jedinjenju. Općenito, halometani su isparljivi, ali manje od metana zbog polarizabilnosti halogenida. Polarizabilnost halogenida i polarnost molekula čine ih korisnim kao rastvaračima. Halometani su daleko manje zapaljivi od metana. Općenito govoreći, reaktivnost jedinjenja je najveća za jodide, a najniža za fluoride.

## Proizvodnja
### Industrijski putevi
Halometani se proizvode u industrijskim razmjerima iz obilnih prekursora kao što su prirodni pšin ili metanol, i iz halogena ili halogenida. Obično se pripremaju jednom od tri metode..
*Hlorisanje slobodnim radikalima metana (pod ultraljubičastim svjetlom):
:
Ova metoda je korisna za proizvodnju {{chem2|CH_{4−*n*}Cl_{*n*}|}} (*n* = 1, 2, 3, or 4). Glavni problemi s ovom metodom su što kogenerira HCl i proizvodi smjese različitih produkata. Korištenje  u velikom višku generira prvenstveno , a korištenje  u velikom višku generira prvenstveno , ali će i dalje biti prisutne smjese drugih produkata.
*Halogenacija metanola. Ova metoda se koristi za proizvodnju mono−hlorida, −bromida i −jodida.
:
:
: 
*Halogen exchange. The method is mainly used to produce fluorinated derivatives from the chlorides.
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
*Reakcija metana sa hipohlornom kiselinom, pri čemu nastaje ||voda]].
:
* Reakcija metanola s hipohlornom kiselinom, pri čemu nastaje vodik-peroksid.
:

Tragovi halometana u atmosferi nastaju uvođenjem drugih neprirodnih, industrijskih materijala.

### U prirodi
Mnogi morski organizmi biosintetiziraju halometane, posebno spojeve koji sadrže brom. Male količine hlorometana nastaju interakcijom izvora hlora s različitim ugljikovim spojevima. Biosintezu ovih halometana kataliziraju enzimi hlorperoksidaza i bromoperoksidaza. Idealizirana jednačina je:
:

## Klase spojeva
Haloni se obično definiraju kao ugljikovodici, gdje su atomi vodika zamijenjeni bromom, zajedno s drugim halogenima. Označavaju se sistemom kodnih brojeva sličnim (ali jednostavnijim) sistemu koji se koristi za freone. Prva cifra označava broj atoma ugljika u molekuli, druga je broj atoma fluora, treća su atomi hlora, a četvrta je broj atoma broma. Ako broj uključuje petu cifru, peti broj označava broj atoma joda (iako je jod u halonu rijedak). Sve veze koje ne zauzmu atomi halogena tada se dodjeljuju atomima vodika.

Naprimjer, razmotrimo halon 1211. Ovaj halon ima broj 1211 u svom nazivu, što govori da ima po jedan atom ugljika, hlora I  broma, te dva atoma fluora. Jedan ugljik ima samo četiri veze, a sve su zauzete atomima halogena, tako da nema vodika. Stoga je njegova formula , pa je njegov IUPAC naziv bromohlorodifluorometan.

### ANSI/ASHRAE Standard 34-1992
Sistem imenovanja rashladnih sredstava se uglavnom koristi za fluorirane i hlorirane kratke alkane koji se koriste kao rashladna sredstva. U Sjedinjenim Američkim Državama, standard je specificiran u ANSI/ASHRAE Standardu 34–1992, s dodatnim godišnjim dodacima.. Navedeni ANSI/ASHRAE prefiksi bili su FC (fluorougljik) ili R (rashladno sredstvo), ali danas većina ima prefiks specifičnije klasifikacije:
***CFC**—lista hlorofluorougljika
***HCFC**—lista hidrohlorofluorougljika
***HFC**—lista hidrofluorougljika
***FC**—lista fluorougljika
***PFC**—lista perfluorougljika (potpuno fluorirani)

Sistem dekodiranja za CFC-01234a je:

*0 = Broj dvostrukih veza (izostavljeno ako je nula)
*1 = Atomi ugljika -1 (izostavljeno ako je nula)
*2 = Atomi vodika +1
*3 = Atomi fluora
*4 = Zamijenjeno bromom (dodan prefiks "B")
*a = Slovo dodano za identifikaciju izomera, "normalni" izomer u bilo kojem broju ima najmanju razliku u masi na svakom Ugljik, a a, b ili c se dodaju kako se mase razlikuju od normale.

Koriste se i drugi sistemi kodiranja.

### Hidrofluoro spojevi (HFC) 
Hidrofluorougljici (HFC) ne sadrže hlor. Sastoje se isključivo od ugljika, vodika i fluora. Nemaju poznatih učinaka na ozonski omotač; sam fluor nije toksičan za ozon. Međutim, HFC i perfluorougljici (PFC) su staklenički plinovi, koji uzrokuju globalno zagrijavanje. Dvije grupe haloalkana, **hidrofluorougljici** (HFC) i **perfluorougljici**, su ciljevi [[Kyoto protokol]l]a. Allan Thornton, predsjednik Agencije za istraživanje okoliša, nevladine organizacije za zaštitu okoliša, kaže da su HFC-i do 12.500 puta potentniji od ugljik-dioksida u globalnom zagrijavanju.ref> Veći potencijal globalnog zagrijavanja ima dva uzroka: HFC-i ostaju u atmosferi duži vremenski period i imaju više hemijskih veza od , što znači da su u stanju da apsorbuju više sunčeve energije po molekuli nego ugljik-dioksid. Bogate zemlje ograničavaju upotrebu ovih plinova. Thornton kaže da mnoge zemlje nepotrebno proizvode ove hemikalije samo da bi dobile ugljične kredite. Dakle, kao rezultat pravila o trgovanju ugljikom prema Kjoto protokolu, skoro polovina kredita iz zemalja u razvoju dolazi od HFC-a, pri čemu Kina zarađuje milijarde dolara od hvatanja i uništavanja HFC-a koji bi se nalazili u atmosferi kao industrijski nusproizvodi.

### Pregled glavnih halometana
Većina permutacija vodika, fluora, hlora, broma i joda na jednom atomu ugljika procijenjena je eksperimentalno.

## Primjena
Zbog toga što imaju mnogo primjena i lako se pripremaju, halometani su predmet intenzivne komercijalne primjene.

### Rastvarači
Dihlorometan je najvažniji rastvarač na bazi halometana. Njegova isparljivost, niska zapaljivost i sposobnost rastvaranja širokog spektra organskih spojeva čine ovu bezbojnu tečnost korisnim rastvaračima. Njegova isparljivost dovela je do njegove upotrebe kao aerosolni propelant i kao sredstvo za puhanje za poliuretanske pjene.

### Propelanti
Jedna od glavnih upotreba CFC-a bila je kao propelanti aerosola, uključujući inhalatore s doziranim dozama za lijekove koji se koriste za liječenje astme. Pretvaranje ovih uređaja i tretmana s CFC-a na propelante koji ne oštećuju ozonski omotač gotovo je završeno. Proizvodnja i uvoz su sada zabranjeni u Sjedinjenim Državama.

### Gašenje požara
[thumb|Njegova isparljivost dovela je do njegove upotrebe kao [aerosolni sprej#Aerosolni propelanti|aerosolni propelant i kao sredstvo za puhanje za poliuretanske pjene.]]

### Propelanti
Jedna od glavnih upotreba CFC-a bila je kao propelanti aerosola, uključujući inhalatore s doziranim dozama za lijekove koji se koriste za liječenje astme. Pretvaranje ovih uređaja i tretmana s CFC-a na propelante koji ne oštećuju ozonski omotač gotovo je završeno. Proizvodnja i uvoz su sada zabranjeni u Sjedinjenim Državama.

### Gašenje požara
Sistemi za potpuno gašenje požara halonom 1301]] obično se koriste pri koncentracijama ne većim od 7% po volumenu u zraku i mogu ugasiti mnoge požare pri 2,9% v/v. Nasuprot tome, sistemi za gašenje požara poplavom s ugljik-dioksidom rade od koncentracije od 34% po volumenu (samo površinsko sagorijevanje tekućih goriva) do 75% (hvatači prašine). Ugljik-dioksid može uzrokovati teške tegobe pri koncentracijama od 3-6%, a uzrokovao je smrt od respiratorne paralize u roku od nekoliko minuta pri koncentraciji od 10%. Halon 1301 uzrokuje samo blagu vrtoglavicu pri svojoj efektivnoj koncentraciji od 5%, a čak i pri 15% oni koji su izloženi ostaju svjesni, ali oštećeni i ne pate od dugoročnih posljedica. (Eksperimentalne životinje su također bile izložene 2% koncentracijama halona 1301 tokom 30 sati sedmično tokom 4 mjeseca, bez uočljivih zdravstvenih efekata. Halon 1211 također ima nisku toksičnost, iako je toksičniji od Halona 1301, te se stoga smatra neprikladnim za sisteme poplave.

Međutim, gašenje požara Halonom 1301 nije potpuno netoksično; plamen vrlo visoke temperature ili kontakt sa usijanim metalom mogu uzrokovati razgradnju Halona 1301 na toksične nusprodukte. Prisustvo takvih nusprodukata se lako otkriva jer uključuju bromovodičnu kiselinu i fluorovodoničnu kiselinu, koje su intenzivno iritantne. Haloni su vrlo efikasni kod požara klase A (organske čvrste materije), B (zapaljive tečnosti i plinovi) i C (električni), ali nisu prikladni za požare klase D (metalni), jer ne samo da će proizvesti toksični plin i neće zaustaviti požar, već u nekim slučajevima predstavljaju i rizik od eksplozije. Haloni se mogu koristiti za požare klase K (kuhinjska ulja i mti), ali ne nude prednosti u odnosu na specijalizirane pjene.

Halon 1301 je uobičajen u sistemima potpunog poplavljivanja. U ovim sistemima, blokovi halonskih cilindara drže se pod pritiskom od oko 4&nbsp;MPa (600&nbsp;psi) komprimiranim dušikom, a fiksna cjevovodna mreža vodi do zaštićenog kućišta. Nakon aktiviranja, cijeli izmjereni sadržaj jednog ili više cilindara ispušta se u kućište za nekoliko sekundi, kroz mlaznice dizajnirane da osiguraju ravnomjerno miješanje u cijeloj prostoriji. Ispuštena količina se unaprijed izračunava kako bi se postigla željena koncentracija, obično 3-7% v/v. Ovaj nivo se održava neko vrijeme, obično sa minimalno deset minuta, a ponekad i do dvadeset minuta "namakanja", kako bi se osiguralo da su se svi predmeti ohladili tako da je ponovno paljenje malo vjerovatno, zatim se zrak u zatvorenom prostoru pročišćava, obično putem fiksnog sistema za pročišćavanje koji aktiviraju nadležne vlasti. Tokom ovog vremena u zatvoreni prostor mogu ući osobe koje nose SCBA. (Postoji uobičajen mit da je to zato što je halon vrlo toksičan; u stvari, to je zato što može izazvati vrtoglavicu i blago oštećenu percepciju, te zbog rizika od nusprodukata sagorijevanja.)
thumb|Ručni aparati za gašenje požara na bazi halona
Sistemi za poplavu mogu se ručno upravljati ili automatski aktivirati VESDA ili drugim automatskim sistemom za detekciju. U potonjem slučaju, sirena za upozorenje i stroboskop će se prvo aktivirati na nekoliko sekundi kako bi se upozorilo osoblje da evakuiše područje. Brzo ispuštanje halona i posljedično brzo hlađenje ispunjava zrak maglom, što je praćeno glasnim, dezorijentirajućim zvukom.

Halon 1301 se također koristi u sistemu za inertizaciju borbenog aviona General Dynamics F-16 Fighting Falcon kako bi se spriječilo da isparenja goriva u rezervoarima za gorivo postanu eksplozivna; kada avion uđe u područje s mogućnošću napada, Halon 1301 se ubrizgava u rezervoare za gorivo za jednokratnu upotrebu. Zbog oštećenja ozonskog omotača, trifluorojodometan (CF3I) se razmatra kao alternativa.

Halon 1211 se obično koristi u ručnim aparatima za gašenje požara, u kojima korisnik usmjerava mlaz tekućeg halona na manji požar. Mlaz isparava pod smanjenim pritiskom, stvarajući snažno lokalno hlađenje, kao i visoku koncentraciju halona u neposrednoj blizini požara. U ovom načinu rada, požar se gasi hlađenjem i nedostatkom kisika u središtu požara, kao i radikalnim gašenjem na većoj površini. Nakon suzbijanja požara, halon difundira, ne ostavljajući ostatke.

### Hemijski gradivni blokovi
Hlorometan i bromometan se koriste za uvođenje metil grupa u organskoj sintezi. Hlorodifluorometan je glavni prekursor tetrafluoretilen, koji je monomerni prekursor teflona.

## Sigurnost
Haloalkani su raznoliki po svojim svojstvima, što otežava generalizacije. Neki su akutno toksični, ali mnogi predstavljaju rizik od produženog izlaganja. Neki problematični aspekti uključuju kancerogenost i oštećenje jetre (npr. ugljik tetrahlorid). Pod određenim uvjetima sagorijevanja, hlorometani se pretvaraju u fosgen, koji je vrlo toksičan.

## Također pogledajte
*Halokarbon
*Haloalkan
*Halogenacija

## Reference
## Vanjski linkovi
*Gas conversion table 
*Nomenclature FAQ
*History of Halon use by the US Navy 
*Ozone Loss: The Chemical Culprits
*EIA Environmental Investigation Agency
*Environment Investigation Agency – EIA Global Environmental Investigation Agency in the USA
*Alphabetical list of all halomethanes

Kategorija:Plinovi
Kategorija:Ekologija
Kategorija:Efekt staklene bašte
Kategorija:Rastvarači

Kategorija:Klimatske promjene
Kategorija:Rashladna sredstva
Kategorija:Sredstva za gašenje požara