હૅલોજનીકરણ (halogenation) : કાર્બનિક સંયોજનોમાં હૅલોજન (ક્લોરિન, બ્રોમીન વગેરે) પરમાણુ દાખલ કરવાની રાસાયણિક પ્રક્રિયા. તેમાં સંકળાયેલ હૅલોજન મુજબ પ્રક્રિયાને ક્લોરિનીકરણ (chlorination), બ્રોમીનીકરણ (bromination) એવાં નામો વડે ઓળખવામાં આવે છે. આ પૈકી ક્લોરિનીકરણ સૌથી વધુ અગત્યની છે. ઉત્પાદિત હૅલોજનીકૃત (halogenated) સંયોજનો અનેક રીતે ઉપયોગમાં લેવાય છે; જેમ કે, દ્રાવકો, અનેક રસાયણો માટેના મધ્યવર્તીઓ, પ્લાસ્ટિક અને બહુલક મધ્યવર્તીઓ, કીટનાશકો, ધૂમકો (fumigants), રોગાણુનાશકો (sterilants), પ્રશીતકો (refrigerants), ગૅસોલીન માટેનાં ઉમેરણો અને અગ્નિશામક દ્રવ્યો તરીકે.
હૅલોજનીકરણ પ્રક્રિયાઓનું પેટાવિભાજન અનેક રીતે થઈ શકે છે; દા. ત., ઉપર જણાવ્યું તેમ તેમાં વપરાયેલ હૅલોજન પ્રમાણે, જે દ્રવ્ય[પેરાફીન, ઑલિફિન (olefin), ઍરોમૅટિક (aromatic) વગેરે]નું હૅલોજનીકરણ કરવાનું હોય તે મુજબ પ્રચાલન સંજોગો અને પ્રક્રિયાને ઉદ્દીપિત કરતી અથવા તેનો પ્રારંભ કરતી રીતો મુજબ.
હૅલોજન તત્વો દ્વારા વિસ્થાપન (substitution) અને યોગજ (addition) એમ બે પ્રકારની પ્રક્રિયાઓ શક્ય છે. ક્લોરિનીકરણ એ વધુ અગત્યની હોઈ હૅલોજનીકરણના ઉદાહરણ તરીકે તેની વિગતો આપી છે.
વિસ્થાપન–હૅલોજનીકરણ : આ પ્રકારની પ્રક્રિયાઓ કાર્બનિક સંયોજનના હૅલોજન સાથેની સીધી પ્રક્રિયા દ્વારા થઈ શકે છે. પ્રક્રિયામાં મુક્ત મૂલકો (free radicals) સંકળાયેલાં હોય છે અને તે માટે ઊંચું તાપમાન, પારજાંબલી (ultraviolet) વિકિરણ અથવા રાસાયણિક પ્રારંભિક (initiator) જરૂર પડે છે; દા. ત., મિથેન(CH4)ના સીધા જ ક્લોરિનીકરણમાં CH4Cl2 ગુણોત્તર (ratio) તથા પ્રક્રિયાના સંજોગો પ્રમાણે ચાર નીપજો મળે છે :
CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl
CH3Cl + Cl2 → CH2Cl2 + HCl
CH2Cl + Cl2 → CHCl3 + HCl
ક્લૉરોફૉર્મ
CHCl3 + Cl2 → CCl4 + HCl
કાર્બનટેટ્રાક્લોરાઇડ
આ એક ખૂબ જ ઉષ્માક્ષેપક (exothermic) પ્રક્રિયા છે અને તેની નીપજો મિથેન અને ક્લોરિનના મોલ-ગુણોત્તર (mole ratio) ઉપર આધાર રાખે છે; દા. ત., જો ભરણ-ગુણોત્તર 1.8 હોય તો મળતી નીપજોમાં 60 % CH3Cl, 28 % CH2Cl2, 9 % CHCl3 અને 3 % CCl4 હોય છે. પ્રક્રિયાની ઊપજ (yield), ક્લોરિનના આધારે 99 % જ્યારે મિથેનની દૃષ્ટિએ 85.9 % હોય છે. મિથેનના આ ક્લોરિનીકરણ દરમિયાન મેળવવાની નીપજ તથા આડપેદાશ તરીકે હાઇડ્રોજન ક્લોરાઇડ (HCl) કયા સ્વરૂપ(શુષ્ક વાયુ કે 30થી 32 % હાઇડ્રૉક્લોરિક ઍસિડ)માં મેળવવો છે તે મુજબ પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે.
ક્લોરિનીકરણ એક સમોષ્મી (સ્થિરોષ્મ, adiabatic) ભઠ્ઠીમાં કરવામાં આવે છે. જેમાં ઉત્પન્ન થતી ગરમીને ભઠ્ઠીમાં દાખલ ક રવામાં આવતા વાયુને 280° સે. તાપમાન સુધી ગરમ કરવામાં વાપરી શકાય છે. પ્રક્રિયાનું તાપમાન 370°થી 410° સે. વચ્ચે રાખવામાં આવે છે. ઉત્પન્ન થતા હાઇડ્રોજન ક્લોરાઇડને પાણીના ફુવારાવાળા અવશોષક ટાવર દ્વારા 30 %થી 32 % HClના દ્રાવણરૂપે મેળવી લેવાય છે. શેષ વાયુઓમાંથી કૉસ્ટિક સોડા ધરાવતા માર્જક (scrubber) વડે HCl (તથા કાર્બનડાયૉક્સાઇડ પણ) દૂર કરવામાં આવે છે. સલ્ફ્યુરિક ઍસિડ (H2SO4) દ્વારા સૂકવીને ઊંચી શુદ્ધતાવાળી નીપજો મેળવી શકાય છે. આ સીધી ક્લોરિનીકરણ પ્રવિધિનું ક્રમાર્થી રેખાચિત્ર (flow chart) નીચે દર્શાવ્યું છે :
આકૃતિ : મિથેનનું સીધું ક્લોરિનીકરણ
ઇથેન(C2H6)નું ક્લોરિનીકરણ નવ શક્ય નીપજો આપે છે. જેમાંથી માત્ર ત્રણ જ ઇથાઇલ ક્લોરાઇડ, ઇથિલીન ડાઇક્લોરાઇડ તથા મિથાઇલ ક્લૉરોફૉર્મ (1, 1, 1 –ટ્રાઇક્લૉરોઇથેન) વ્યાપારી દૃષ્ટિએ અગત્યનાં છે.
યોગજ (addition) હૅલોજનીકરણ : અસંતૃપ્ત સંયોજનો સાથે હૅલોજનની યોગશીલ (additive) પ્રક્રિયાઓ પણ થાય છે; દા. ત., ઇથિલીન (ethylene) સાથે ક્લોરિન કે બ્રોમીનની પ્રક્રિયા.
CH2 = CH2 + Cl2 → CH2Cl CH2Cl
(1, 2 ડાઇક્લૉરોઇથેન)
CH2 = CH2 + Br2 → CH2Br·CH2Br
1, 2 ડાઇક્લોરોઇથેન અગત્યનો છે. કારણ કે વાઇનાઇલ (vinyl) ક્લોરાઇડના ઉત્પાદનમાં તે વપરાય છે. બ્રોમીન અથવા આયોડિન સાથેની યોગજ પ્રક્રિયાઓ કાર્બનિક સંયોજનમાં ઇથિલીનિક (–CH = CH–) સમૂહના માપન માટે વપરાય છે.
ઍરોમૅટિક સંયોજનોનું હૅલોજનીકરણ : ઍરોમૅટિક સંયોજનોનું હૅલૉજનીકરણ ઍલ્યુમિનિયમ ક્લોરાઇડ (AlCl3) જેવા ઉદ્દીપકની હાજરીમાં ઇલેક્ટ્રૉન અનુરાગી (electrophilic) વિસ્થાપન દ્વારા કરી શકાય છે. જેમ કે બેન્ઝિન (C6H6) સાથે ક્લોરિનની પ્રક્રિયા :
આવી પ્રક્રિયાઓ ફૉસ્ફરસ હેલાઇડ (દા. ત., PCl3) અથવા સલ્ફરના ઑક્સિહેલાઇડ (દા. ત., થાયૉનિલ ક્લોરાઇડ, SOCl2) દ્વારા ઍરોમૅટિક સંયોજનના હાઇડ્રૉક્સિ સમૂહ(–OH)નું હૅલોજન વડે વિસ્થાપન કરીને પણ કરી શકાય છે. આવાં સંયોજનોને હૅલોજનીકારકો (halogenating agents) કહે છે.
ક્લૉરોબેન્ઝિન એક ઉપયોગી દ્રાવક તરીકે તથા નાઇટ્રોક્લૉરોબેન્ઝિનના ઉત્પાદન માટે વપરાય છે. અગાઉ તે ફિનૉલ તથા એનિલીન (aniline) મેળવવા વપરાતું, પણ હવે તે રીત પ્રચલિત નથી. ક્લૉરોબેન્ઝિન મેળવવા માટે બેન્ઝિનમાં શુષ્ક ક્લોરિન વાયુ ફેરિક ક્લોરાઇડ (FeCl3) ઉદ્દીપકની હાજરીમાં પસાર કરવામાં આવે છે.
જો તાપમાન 60° સે.થી નીચું રાખવામાં આવ્યું હોય તો પ્રક્રિયાવેગ મૉનોક્લૉરોબેન્ઝિનના ઉત્પાદનને ડાઇક્લોરોબેન્ઝિનની સરખામણીમાં 8.5 : 1ના ગુણોત્તરમાં બનાવવાનું પસંદ કરે છે. ઉત્પન્ન થતા HClને ક્લોરિનથી મુક્ત કરવા પ્રથમ બેન્ઝિન વડે ધોઈ પછી પાણીમાં શોષી લેવામાં આવે છે. તે પછી નિસ્યંદન દ્વારા મૉનોક્લૉરોબેન્ઝિન અલગ કરી ડાઇક્લૉરોબેન્ઝિનના સમઘટકોના મિશ્રણનો નિકાલ કરવામાં આવે છે. (જો પ્રક્રિયા વધુ ક્લોરિન સાથે કરવામાં આવી હોય તો ઑર્થો અને પેરા-ડાઇક્લૉરોબેન્ઝિન મળે છે.)
બેન્ઝિનનું ક્લોરિનીકરણ નાના ઘાણ(batch)માં અથવા સતત વિધિ તરીકે કરી શકાય છે. ઉદ્દીપક તરીકે ફેરિક ક્લોરાઇડ ઉપરાંત ઍલ્યુમિનિયમ ક્લોરાઇડ કે સ્ટેનિક ક્લોરાઇડ વપરાય છે. નીપજ તરીકે સામાન્ય રીતે ત્રણ રસાયણો મળે છે, જેમાં 70 % મૉનોક્લૉરોબેન્ઝિન હોય છે. શુદ્ધ નીપજો નિસ્યંદન તેમજ સ્ફટિકીકરણ વડે મેળવી શકાય છે. ઉત્પાદન માટેની ટૅકનિકલ પ્રવિધિમાં ઉત્પન્ન થતા HCl દ્વારા થતું ક્ષારણ (સંક્ષારણ, corrosion) રોકવા ઉપાયો લેવા પડે છે.
ક્લૉરોબેન્ઝિનમાંથી (i) જળવિભાજન દ્વારા ફિનૉલ (ii) એમોનોલીસિસ (ammonolysis) દ્વારા એનિલીન, (iii) નાઇટ્રેશન દ્વારા ક્લૉરોનાઇટ્રો સંયોજનો, (iv) ક્લોરલ સાથે સંઘનન દ્વારા D.D.T. જેવાં રસાયણો મેળવવામાં આવે છે.
હાઇડ્રોજન હેલાઇડ વડે હૅલોજનીકરણ : હાઇડ્રોજન હેલાઇડ (Hx) દ્વારા પણ અસંતૃપ્ત સંયોજનોનું કે આલ્કોહૉલનું હૅલોજનીકરણ કરી શકાય છે :
પ્રશીતકોમાં વપરાતાં ફ્લોરોકાર્બન સંયોજનો કાર્બન ટેટ્રાક્લોરાઇડમાંથી બનાવાય છે; દા. ત.,
હાલમાં કેટલાંક નવાં હૅલોજનીકારકો પણ ઉપયોગમાં લેવાયાં છે. દા. ત., ફૉસ્જિન, સલ્ફ્યુરાઇડ ક્લોરાઇડ,
N–બ્રૉમોસક્સિનીમાઇડ, N–બ્રૉમોએસિટામાઇડ વગેરે.
સચિન પરીખ