हैलोजन परमाणुओं की संख्या, कार्बन शृंखला की प्रकृति तथा हैलोजन से जुड़े कार्बन परमाणु के संकरण (Hybridization) के आधार पर हैलोजनयुक्त हाइड्रोकार्बनों को वर्गीकृत किया जाता है:
- sp³ C–X आबंध युक्त यौगिक:
- ऐल्किल हैलाइड (हैलोऐल्केन): हैलोजन परमाणु sp³ संकरित ऐल्किल कार्बन से जुड़ा होता है। कार्बन से जुड़े अन्य कार्बन परमाणुओं की संख्या अनुसार इन्हें प्राथमिक (1°) (जैसे: CH₃CH₂Cl), द्वितीयक (2°) (जैसे: (CH₃)₂CHCl), तथा तृतीयक (3°) (जैसे: (CH₃)₃CCl) में विभाजित किया जाता है।
- ऐलिलिक हैलाइड (Allylic Halides): हैलोजन परमाणु कार्बन-कार्बन द्वि-आबंध के ठीक समीपवर्ती sp³ संकरित ऐलिलिक कार्बन से जुड़ा होता है (जैसे: CH₂=CH–CH₂X)।
- बेन्ज़िलिक हैलाइड (Benzylic Halides): हैलोजन परमाणु ऐरोमैटिक बेन्ज़ीन वलय से सीधे जुड़े पार्श्ववर्ती sp³ कार्बन से आबंधित होता है (जैसे: C₆H₅CH₂X, C₆H₅CH(X)CH₃)।
- sp² C–X आबंध युक्त यौगिक:
- वाइनिलिक हैलाइड (Vinylic Halides): हैलोजन सीधे कार्बन-कार्बन द्वि-आबंध के sp² संकरित कार्बन से जुड़ा होता है (जैसे: CH₂=CH–X)।
- ऐरिल हैलाइड (हैलोऐरीन): हैलोजन सीधे ऐरोमैटिक वलय के sp² संकरित कार्बन परमाणु से आबंधित होता है (जैसे: C₆H₅Cl, C₆H₅Br)।
- डाइहैलोऐल्केन: एक ही कार्बन पर दोनों हैलोजन होने पर जेम-डाइहैलाइड (जैसे: CH₃CHCl₂, एथिलिडीन क्लोराइड) तथा दो निकटवर्ती कार्बनों पर हैलोजन होने पर विस-डाइहैलाइड (जैसे: ClCH₂–CH₂Cl, एथिलीन डाइक्लोराइड) कहलाते हैं।
कार्बन (2.5) की तुलना में हैलोजन परमाणुओं की विद्युत-ऋणात्मकता (F: 4.0, Cl: 3.2, Br: 3.0, I: 2.7) काफी अधिक होने के कारण कार्बन-हैलोजन आबंध ध्रुवीय होता है (Cδ+—Xδ−)। वर्ग 17 में नीचे जाने पर परमाणु आकार बढ़ने के साथ आबंध लंबाई बढ़ती है तथा आबंध ऊर्जा घटती है:
| यौगिक | C–X आबंध लंबाई (pm) | आबंध वियोजन ऊर्जा (kJ/mol) | द्विध्रुव आघूर्ण, μ (Debye) |
|---|---|---|---|
| CH₃–F | 139 | 452 | 1.847 D |
| CH₃–Cl | 178 | 351 | 1.860 D (सर्वाधिक) |
| CH₃–Br | 193 | 293 | 1.830 D |
| CH₃–I | 214 | 234 | 1.636 D |
द्विध्रुव आघूर्ण आंशिक आवेश एवं आबंध दूरी का गुणनफल होता है: μ = q × d। यद्यपि फ्लुओरीन की विद्युत-ऋणात्मकता क्लोरीन से अधिक है (उच्च आवेश q), किन्तु C–F आबंध लंबाई (139 pm) C–Cl आबंध लंबाई (178 pm) की तुलना में बहुत छोटी होती है। क्लोरोमेथेन में आबंध दूरी में यह पर्याप्त वृद्धि आवेश की न्यून कमी की क्षतिपूर्ति कर देती है, जिससे क्लोरोमेथेन का नेट द्विध्रुव आघूर्ण (1.860 D) फ्लुओरोमेथेन (1.847 D) से अधिक हो जाता है।
- समान ऐल्किल समूह हेतु क्वथनांक क्रम: RI > RBr > RCl > RF। हैलोजन का आकार व आण्विक द्रव्यमान बढ़ने से ध्रुवणता (Polarizability) तथा लंदन परिक्षेपण बल अत्यधिक बढ़ जाते हैं।
- समावयवी हैलोऐल्केनों में शाखन का प्रभाव: प्राथमिक (1°) > द्वितीयक (2°) > तृतीयक (3°)। शाखन बढ़ने से अणु गोलाकार रूप धारण करता है, जिससे संपर्क पृष्ठ क्षेत्रफल एवं अंतरा-आण्विक आकर्षण बल घट जाते हैं:
n-ब्यूटिल ब्रोमाइड (क्वथनांक 375 K) > sec-ब्यूटिल ब्रोमाइड (364 K) > tert-ब्यूटिल ब्रोमाइड (346 K)। - समावयवी डाइक्लोरोबेन्ज़ीन के गलनांक की विसंगति: पैरा-समावयवी >> ऑर्थो-समावयवी > मेटा-समावयवी। p-डाइक्लोरोबेन्ज़ीन अणु की उत्तम सममिति (Symmetry) के कारण यह क्रिस्टल जालक में अत्यंत सघन व सुदृढ़ रूप से संकुलित होता है (गलनांक 326 K बनाम ऑर्थो: 256 K, मेटा: 249 K)।
- जल में अविलेयता: ध्रुवीय होने के उपरांत भी हैलोऐल्केन जल में लगभग अविलेय होते हैं। ये जल के अणुओं के साथ हाइड्रोजन आबंध नहीं बना सकते, और हैलोऐल्केन व जल के मध्य बने नए आकर्षण बल जल के सुदृढ़ हाइड्रोजन आबंधों को तोड़ने हेतु पर्याप्त ऊर्जा प्रदान नहीं कर पाते।