thumb|240px|El tetrafluoroetano, un haloalcano, se presenta como un líquido transparente que hierve por debajo de la temperatura ambiente, como se observa en la foto. Un haloalcano, también conocido como halogenuro de alquilo, halogenoalcano o haluro de alquilo, es un compuesto químico derivado de un alcano por sustitución de uno o más átomos de hidrógeno por átomos de halógeno. La sustitución con flúor, cloro, bromo y yodo conduce a fluoroalcanos, cloroalcanos, bromoalcanos y yodoalcanos, respectivamente. Los compuestos mixtos también son posibles, y son aquellos en los cuales por sustitución de más de un hidrógeno se han sustituido dos o más halógenos diferentes. Los ejemplos más conocidos son los clorofluorocarburos (CFC) que son los principales responsables del agujero en la capa de ozono. Los haloalcanos son usados en la fabricación de dispositivos semiconductores, como refrigerantes, agentes espumantes, disolventes, propelentes en sprays, agentes extintores y reactivos químicos.
El freonU.S. EPA: Questions and Answers on Alternative Refrigerants es el nombre comercial de un grupo clásico de clorofluorocarburos usados principalmente como refrigerantes. La palabra Freon es una marca registrada perteneciente a DuPont.
Existen cuatro tipos de haloalcanos. En los haloalcanos primarios, el carbono que soporta el átomo de halógeno está solo unido a un grupo alquilo. En los haloalcanos secundarios el carbono con el átomo de halógeno está unido a dos grupos alquilo. En un haloalcano terciario el carbono unido al halógeno también lo está a tres grupos alquilo. También tenemos otro pequeño grupo de haloalcanos donde el átomo de halógeno está unido a un grupo metilo (halometanos).
Compuestos con cloro y flúor (CFC, HCFC, HFC)
thumb|Moléculas de CFC. Los clorofluorocarburos (CFC) son haloalcanos que contienen tanto cloro como flúor. Fueron ampliamente usados antiguamente en la industria, por ejemplo como refrigerantes, propelentes y disolventes limpiadores. Su uso ha sido en general prohibido por el Protocolo de Montreal, debido a sus efectos sobre la capa de ozono, (ver agujero de ozono). También contribuyen al calentamiento global.U.S. EPA: Class I Ozone-Depleting Substances
Los hidroclorofluorocarburos (HCFC) son una clase de haloalcanos donde no todos los hidrógenos han sido reemplazados por cloro o flúor. Son usados fundamentalmente como sustitutos de los clorofluorocarburos (CFC), ya que sus efectos sobre la disminución del ozono son solo aproximadamente el 10% de los de CFC.U.S. EPA: Ozone Depletion Glossary (HCFC)
Cuando solo es el flúor el sustituyente de algunos hidrógenos entonces se conocen como hidrofluorocarburos (HFCs). Aunque algunos tienen un alto potencial de calentamiento global, no tienen efectos conocidos sobre la capa de ozono, ya que no contienen cloro o bromo, (cuando este tipo de compuestos contienen alguno de estos dos elementos son considerados dañinos para la capa de ozono).U.S. EPA: Ozone Depletion Glossary (HFC)
Polímeros halogenados
Alquenos fluorados o clorados pueden ser usados para polimerización, dando lugar a polímeros halogenados con notables propiedades de resistencia química. Ejemplos importantes incluyen al policloroeteno (Policloruro de vinilo, PVC), politetrafluoretileno (PTFE, Teflón), pero existen muchos más polímeros halogenados; sin embargo, sus monómeros son haloalquenos (más comúnmente llamados haluros de vinilo).
Historia
Desarrollo inicial
El tetracloruro de carbono fue usado en extintores y granadas extintoras de vidrio desde finales del hasta entorno el fin de la Segunda Guerra Mundial. La experimentación con cloroalcanos para la extinción del fuego en aviación militar empezó al menos tan pronto como los años 20 del siglo pasado.
El ingeniero americano Thomas Midgley desarrolló los clorofluorocarburos (CFC) en 1928 como una alternativa para el amoníaco (NH3), clorometano (CH3Cl) y el dióxido de azufre (SO2), que son tóxicos pero que eran de uso común en aquel momento como refrigerantes. El nuevo compuesto desarrollado tenía que tener un punto de ebullición bajo, ser no tóxico y en general inerte. En una demostración para la American Chemical Society, Midgley demostró flamantemente todas estas propiedades inspirando el gas y expirándolo para soplar una vela.
Midgley específicamente desarrolló el CCl2F2. No obstante, una de las características interesantes es que existe una familia entera de estos compuestos, cada uno teniendo su punto de ebullición único, pudiendo adecuarse a diferentes aplicaciones. Además de su aplicación original como refrigerantes, los clorofluoroalcanos han sido usados como propelentes en sprays, disolventes limpiadores para placas electrónicas y agentes espumantes para producir plásticos expandidos, (tales como el poliestireno expandido utilizado, entre otras aplicaciones, en materiales de envasado).
Desarrollo de alternativas
Durante la Segunda Guerra Mundial, varios de los primeros cloroalcanos eran de uso estándar en los aviones militares de varios contendientes, pero estos primeros halones, (nombre con el que se conoce a los agentes extintores halogenados), sufrían de una toxicidad excesiva. Sin embargo, después de la guerra también se hicieron lentamente más habituales en la aviación civil.
En los años sesenta, los fluoroalcanos y bromofluoroalcanos pasaron a estar disponibles y fueron rápidamente considerados entre los materiales más efectivos descubiertos para la lucha contra el fuego. Las primeras investigaciones con halón 1301 fueron llevadas a cabo bajo los auspicios del ejército estadounidense, mientras que el halón 1211 fue, inicialmente, desarrollado principalmente en el Reino Unido. A finales de la década de los 60 eran estándar en muchas aplicaciones donde el agua y los extintores de polvo seco suponían una amenaza de dañar el bien que se pretendía proteger del fuego, incluyendo salas de computadoras, centros de telecomunicaciones, laboratorios, museos y colecciones de arte. Al principio en barcos de guerra, en los años 70, los bromofluoroalcanos, también progresivamente, llegaron a estar asociados con una rápido control de fuegos graves en espacios cerrados con un riesgo mínimo para el personal.
El trabajo en alternativas para los clorofluorocarburos en refrigerantes empezó a finales de los años 1970, después que los primeros avisos de perjuicio al ozono estratosférico fueron publicados en la revista Nature en 1974 por Molina y Rowland, (quienes compartieron el Premio Nobel de Química en 1995 por su trabajo). Añadiendo hidrógeno y creando hidroclorofluorocarburos (HCFC), los químicos hicieron a estos compuestos menos estables en la atmósfera inferior, permitiéndoles descomponerse antes de alcanzar la capa de ozono. Alternativas posteriores prescinden del cloro, creando hidrofluorocarburos (HFC) con tiempos de vida todavía más cortos en la atmósfera inferior.
En los inicios de la década de los 1980, los bromofluoroalcanos eran de uso común en aeronaves, barcos y vehículos grandes además de instalaciones informáticas y museos. Sin embargo, se empezaba a sentir preocupación sobre el impacto de los cloroalcanos y bromoalcanos sobre la capa de ozono. La Convención de Viena sobre la Protección de la Capa de Ozono de 1985 no cubría los bromofluoroalcanos ya que se pensaba, en aquel momento, que la descarga de emergencia de los sistemas de extinción era demasiado pequeña en volumen para producir un impacto significativo como para restringir su uso, siendo además también importantes para la seguridad de las personas.
Sin embargo, en el momento del Protocolo de Montreal ya se habían dado cuenta de que las descargas accidentales o deliberadas durante las comprobaciones de los sistemas y el mantenimiento suponían volúmenes sustancialmente mayores que las descargas de emergencia, y por consiguiente los halones fueron incluidos dentro del tratado, aunque con excepciones.
Retirada paulatina
Los únicos usos permitidos para los clorofluoroalcanos son medicinales.
El uso de ciertos cloroalcanos como disolventes para aplicaciones de gran escala, tales como limpieza en seco, está siendo abandonado paulatinamente debido, por ejemplo, a la directiva de Compuestos Orgánicos Volátiles (COV)Directiva 1999/13/CE del Consejo de 11 de marzo de 1999 relativa a la limitación de las emisiones de compuestos orgánicos volátiles debidas al uso de disolventes orgánicos en determinadas actividades e instalaciones de la UE.
Finalmente, los bromofluoroalcanos (halones), fueron retirados de forma general en muchos países europeos antes del 2004, basándose en el Protocolo de Montreal y las directrices de la UE.Reglamento (CE) nº 2037/2000 del Parlamento Europeo y del Consejo, de 29 de junio de 2000, sobre las sustancias que agotan la capa de ozonoNTP 706: Protección de la capa de ozono: aspectos legales Siendo permitidos desde entonces únicamente en aplicaciones críticas como aviación o militares. La producción de nuevos stocks cesó en la mayoría de los países, probablemente todos, a partir de 1994. Sin embargo muchos países todavía requieren que sus aeronaves sean equipadas con sistemas para extinción de incendios basados en halón, porque una alternativa completamente satisfactoria y segura para esta aplicación no ha sido descubierta. Existen además otros pocos, y altamente especializados, usos. Esto ha conllevado la creación de programas de reciclaje de halón a través de "bancos de halón", que tratan de asegurar una gestión responsable del halón y el de ahorro en los stocks que quedan.
Nomenclatura
Nomenclatura IUPAC
La denominación oficial de los haloalcanos debería seguir la nomenclatura IUPAC, donde lo más común es nombrar el halógeno como un prefijo del alcano, (nomenclatura sustitutiva). Por ejemplo, el etano con bromo sería bromoetano, el metano con cuatro grupos cloro sería tetraclorometano. También se acepta nombrar el compuesto como un "haluro de alquilo", (nomenclatura función-radical). Sin embargo, muchos de estos compuestos ya tienen un nombre trivial establecido, que es aceptado por la nomenclatura IUPAC. Por ejemplo el cloroformo (triclorometano). thumb|Bromoetano en nomenclatura sustitutiva. Bromuro de etilo en nomenclatura "función-radical". thumb|Cloroformo, nombre común del triclorometano. En nomenclatura "función-radical": cloruro de metilino.
Nomenclatura alternativa de refrigerantes
El sistema de denominación de refrigerantes se usa principalmente con alcanos de cadena corta clorados o fluorados utilizados en refrigeración. En los Estados Unidos el estándar está especificado en la normativa ANSI/ASHRAE Standard 34, con suplementos anuales adicionales. Este sistema, desarrollado hace décadas, se ha convertido en un sistema de nomenclatura internacional.U.S. EPA: Numbering Scheme for Ozone-Depleting Substances and their Substitutes
Los prefijos ANSI/ASHRAE específicos eran FC (fluororocarburo) o R (refrigerante), pero hoy en día la mayoría tienen prefijos basados en una clasificación más concreta:
CFC, para clorofluorocarburos (Cl, F, C) HCFC, para hidroclorofluorocarburos (H, Cl, F, C) HBFC, para hidrobromofluorocarburos (H, Br, F, C) HFC, para hidrofluorocarburos (H, F, C) HC, para hidrocarburos (H, C) PFC, para perfluorocarburos (completamente fluorados) (F, C) etc.
El sistema de nomenclatura consiste en "prefijo-01234a", donde:
0 = Número de dobles enlaces. (Se omite si es cero). 1 = Número de átomos de carbono - 1. (Se omite si es cero) 2 = Átomos de hidrógeno + 1 3 = Átomos de flúor 4 = Átomos de cloro reemplazados por átomos de bromo (se le añade el prefijo B), o átomos de yodo (se le añade el prefijo I). (Se omite si es cero).