Halogenoalkanes are among the most reactive organic compounds because the C–X bond is polar and the halide is a good leaving group. This unit covers their preparation, why reactivity follows R–I > R–Br > R–Cl > R–F, the SN1 and SN2 substitution mechanisms, competing elimination (E1/E2), and why halogenoarenes are far less reactive.
ہیلوجینوالکینز سب سے زیادہ ری ایکٹو نامیاتی مرکبات میں سے ہیں کیونکہ C–X بانڈ قطبی ہے اور ہیلائیڈ اچھا لیونگ گروپ ہے۔ اس یونٹ میں ان کی تیاری، SN1 اور SN2 میکانزم، اور ایلیمینیشن شامل ہیں۔
Halogenoalkanes are considered very reactive towards nucleophiles because they have an electrophilic carbon and a good leaving group. The halogen is more electronegative than carbon, so the C–X bond is polar: Cδ⁺–Xδ⁻. The δ⁺ carbon attracts nucleophiles, and the halide ion (X⁻) is stable enough to leave.
Reactivity order: R–I > R–Br > R–Cl > R–F. This follows bond strength: C–I is the weakest bond and I⁻ is the best leaving group; C–F is very strong and F⁻ is a poor leaving group, so fluoroalkanes rarely undergo nucleophilic substitution.
Classification: primary (halogen on a carbon attached to one other carbon, e.g. 1-bromo-2,2-dimethylpropane is primary), secondary (two carbons, e.g. 2-bromopropane), tertiary (three carbons, e.g. 2-bromo-2-methylpropane). The class decides the mechanism.
ہیلوجینوالکینز نیوکلیوفائلز کی طرف بہت ری ایکٹو ہیں کیونکہ ان میں الیکٹروفیلک کاربن اور اچھا لیونگ گروپ ہوتا ہے۔ ہیلوجن کاربن سے زیادہ الیکٹرونیگیٹو ہے، اس لیے C–X بانڈ قطبی ہے: Cδ⁺–Xδ⁻۔
ری ایکٹیویٹی کی ترتیب: R–I > R–Br > R–Cl > R–F۔ C–I سب سے کمزور بانڈ ہے اور I⁻ بہترین لیونگ گروپ ہے؛ C–F بہت مضبوط ہے، اس لیے فلورو الکینز شاذ و نادر ہی سبسٹیٹیوشن کرتے ہیں۔
From alcohols: R–OH + SOCl₂/pyridine → R–Cl + SO₂ + HCl (a clean method; the by-products are gases). R–OH + PCl₅ → R–Cl + POCl₃ + HCl; R–OH + PCl₃ → R–Cl + H₃PO₃. With KBr + concentrated H₂SO₄ (generating HBr), alcohols give bromoalkanes: R–OH + HBr → R–Br + H₂O.
From alkanes: free-radical substitution with Cl₂/UV light (e.g. CH₃CH₃ → CH₃CH₂Cl). From alkenes: electrophilic addition of HX or X₂ (e.g. ethene + HBr → bromoethane).
Iron halide in halogenoarene preparation: FeCl₃ (or FeBr₃) acts as a halogen carrier in the chlorination/bromination of benzene, generating Cl⁺/Br⁺ — the same role as AlCl₃ in Unit 20.
الکحل سے: R–OH + SOCl₂ → R–Cl (صاف طریقہ)؛ R–OH + PCl₅ یا PCl₃ سے بھی R–Cl بنتا ہے۔ KBr + کنسنٹریٹڈ H₂SO₄ سے HBr بنا کر بروموالکین حاصل ہوتا ہے۔
الکین سے: Cl₂/UV سے فری ریڈیکل سبسٹیٹیوشن۔ الکین سے: HX یا X₂ کا الیکٹروفیلک ایڈیشن۔ بینزین کی ہیلوجینیشن میں FeCl₃ ہیلوجن کیریئر کا کام کرتا ہے۔
SN2 = substitution, nucleophilic, bimolecular (second order). It happens in one step: the nucleophile attacks from the backside while the leaving group leaves, passing through a transition state with five groups around the carbon. Rate = k[halogenoalkane][nucleophile].
Why primary? Primary halogenoalkanes undergo SN2 because there is little steric hindrance — the backside is open for attack. Tertiary halogenoalkanes cannot undergo SN2: three alkyl groups block the backside.
Stereochemistry: SN2 inverts the configuration at the carbon (Walden inversion) — like an umbrella blowing inside out. Example: 1-chloropropane + aqueous AgNO₃ gives a white precipitate of AgCl quickly, showing the halide has left.
SN2 ایک ہی مرحلے میں ہوتا ہے: نیوکلیوفائل پیچھے سے حملہ کرتا ہے اور لیونگ گروپ نکلتا ہے۔ شرح = k[ہیلوجینوالکین][نیوکلیوفائل]۔
پرائمری کیوں؟ پرائمری میں پیچھے سے حملے کے لیے جگہ کھلی ہوتی ہے (کم اسٹیرک رکاوٹ)۔ ٹرشری میں تین الکائل گروپ پیچھے کا راستہ بند کر دیتے ہیں۔
اسٹیریوکیمسٹری: SN2 میں کاربن کی ترتیب الٹ جاتی ہے (والڈن انورژن)۔
SN1 = substitution, nucleophilic, unimolecular (first order). It happens in two steps: (1) slow ionisation to a carbocation (rate-determining step), (2) fast attack by the nucleophile. Rate = k[halogenoalkane] only. E1 and SN1 share the same first step (ionisation), which is why they compete.
Why tertiary? Tertiary carbocations are the most stable (inductive effect + hyperconjugation), so tertiary halogenoalkanes ionise easily. Secondary halogenoalkanes (e.g. 2-chloropropane with aqueous KOH) follow a mixed SN1 and SN2 path.
Elimination: with ethanolic KOH (hot), halogenoalkanes lose HX to form alkenes. E2 is bimolecular (second order, one step); E1 is unimolecular — its rate depends only on the concentration of the substrate. Tertiary halogenoalkanes undergo elimination by E1. Note: 1-bromo-2,2-dimethylpropane cannot undergo elimination — its β-carbon (C-2) has no hydrogen atoms.
SN1 دو مرحلوں میں ہوتا ہے: (1) آہستہ آئنائزیشن سے کاربوکیٹائن بنتا ہے، (2) نیوکلیوفائل کا تیز حملہ۔ شرح صرف [ہیلوجینوالکین] پر منحصر ہے۔ E1 اور SN1 کا پہلا مرحلہ ایک ہی ہے۔
ٹرشری کیوں؟ ٹرشری کاربوکیٹائن سب سے مستحکم ہوتا ہے۔ سیکنڈری (جیسے 2-کلوروپروپین) مکسڈ SN1 اور SN2 راستہ اختیار کرتا ہے۔
ایلیمینیشن: ایتھانولک KOH سے HX نکل کر الکین بنتا ہے۔ E2 بائی مالیکیولر، E1 یونی مالیکیولر ہے۔
Haloalkanes are more reactive than haloarenes towards nucleophiles. In chlorobenzene, the chlorine lone pair delocalises into the benzene ring, giving the C–Cl bond partial double-bond character — it is stronger and harder to break. Also, nucleophilic attack on the ring carbon would destroy the aromatic delocalisation.
That is why chlorobenzene does not react with NaOH under normal conditions, but chloroethane does, and why chlorobenzene undergoes electrophilic substitution easily (the ring is electron-rich) but not nucleophilic substitution. Chlorobenzene also cannot undergo elimination: there is no suitable β-hydrogen arrangement and elimination would destroy aromaticity.
Silver nitrate test: CH₃CH₂–I gives a precipitate with aqueous AgNO₃ earlier than CH₃CH₂–Cl, because the C–I bond breaks fastest (weakest bond, best leaving group). The precipitate is AgI (yellow) vs AgCl (white).
ہیلو الکینز ہیلو ایرینز سے زیادہ ری ایکٹو ہیں۔ کلوروبینزین میں کلورین کا لون پیئر رنگ میں ڈی لوکلائز ہو جاتا ہے، جس سے C–Cl بانڈ میں جزوی ڈبل بانڈ خصوصیات آ جاتی ہیں — یہ مضبوط اور ٹوٹنا مشکل ہوتا ہے۔
اسی لیے کلوروبینزین عام حالات میں NaOH سے ری ایکٹ نہیں کرتا، لیکن کلوروایتھین کرتا ہے، اور کلوروبینزین ایلیمینیشن بھی نہیں کر سکتا۔
سلور نائٹریٹ ٹیسٹ: CH₃CH₂–I سب سے پہلے پریسیپیٹیٹ دیتا ہے کیونکہ C–I بانڈ سب سے کمزور ہے۔
یہ exercise کتاب کے printed pages 72–84 سے لی گئی ہے — تمام سوال کتاب کے اپنے ہیں, جواب کے ساتھ: Multiple Choice (10), Short Answer (9), Constructed Response (5) اور Descriptive (4). اس chapter کی exercise کے چاروں حصے یہاں موجود ہیں; کوئی سوال invent نہیں کیا گیا.
1. Which of the following compound is a primary halogenoalkane?
Answer: (a) 1-bromo-2,2-dimethylpropane: Br is on a carbon attached to only one other carbon (primary). The others are secondary or tertiary. جواب: 1-بروم-2,2-ڈائیمیتھائل پروپین میں Br پرائمری کاربن پر ہے۔
2. The reactivity order of halogenoalkanes for a particular alkyl group is:
Answer: (c) Weakest C–X bond and best leaving group first: I > Br > Cl > F. جواب: کمزور ترین بانڈ اور بہترین لیونگ گروپ پہلے: I > Br > Cl > F۔
3. SN2 reactions can be best carried out with:
Answer: (a) Least steric hindrance → easiest backside attack. جواب: کم اسٹیرک رکاوٹ → پیچھے سے حملہ آسان۔
4. Elimination bimolecular reactions involve:
Answer: (b) E2: rate = k[halogenoalkane][base] — second order. جواب: E2: شرح = k[ہیلوجینوالکین][بیس] — سیکنڈ آرڈر۔
5. For which mechanisms, the first step involved is the same:
Answer: (d) Both E1 and SN1 begin with slow ionisation to a carbocation. جواب: E1 اور SN1 دونوں آئنائزیشن سے شروع ہوتے ہیں۔
6. Halogenoalkanes are considered to be very reactive compounds towards nucleophiles, because:
Answer: (b) Both features are needed: δ⁺ carbon attracts the nucleophile, and X⁻ leaves easily. جواب: دونوں خصوصیات ضروری ہیں: δ⁺ کاربن اور اچھا لیونگ گروپ۔
7. 2-chloropropane will follow which mechanism when it reacts with aqueous KOH resulting in the formation of an alcohol.
Answer: (c) Secondary halogenoalkanes react by a mixture of SN1 and SN2. جواب: سیکنڈری ہیلوجینوالکینز مکسڈ SN1 اور SN2 سے ری ایکٹ کرتے ہیں۔
8. Which one of the following is not a nucleophile?
Answer: (c) BF₃ is an electron-pair acceptor (electrophile/Lewis acid), not a donor. جواب: BF₃ الیکٹران پیئر قبول کرتا ہے، اس لیے یہ الیکٹروفائل ہے۔
9. When aqueous solution of alkyl halides are reacted with AgNO₃, the most rapid ppt. formation occurs with:
Answer: (d) C–I breaks fastest, so AgI precipitates first. جواب: C–I سب سے تیزی سے ٹوٹتا ہے، اس لیے AgI پہلے بنتا ہے۔
10. The rate of E1 reaction depends upon:
Answer: (a) E1 is first order: rate = k[substrate]; the base is involved only after the slow step. جواب: E1 فرسٹ آرڈر ہے: شرح صرف سبسٹریٹ پر منحصر ہے۔
Answer: The C–X bond is polar (Cδ⁺–Xδ⁻) giving an electrophilic carbon, and the halide ion is a good leaving group — so nucleophiles attack easily. جواب: C–X بانڈ قطبی ہے اور ہیلائیڈ اچھا لیونگ گروپ ہے۔
Answer: The C–F bond is very strong and F⁻ is a poor leaving group, so substitution is very slow. جواب: C–F بانڈ بہت مضبوط ہے اور F⁻ خراب لیونگ گروپ ہے۔
Answer: Little steric hindrance around the primary carbon allows backside attack in a single step; a carbocation (SN1) would be too unstable. جواب: پرائمری کاربن پر کم رکاوٹ ہوتی ہے، اس لیے پیچھے سے حملہ آسان ہے۔
Answer: No. Elimination needs a hydrogen on the β-carbon, but C-2 of this compound carries three methyl groups and no hydrogen — so no alkene can form. جواب: نہیں — β-کاربن پر کوئی ہائیڈروجن نہیں ہے، اس لیے ایلیمینیشن ناممکن ہے۔
Answer: They ionise easily to a stable tertiary carbocation (the slow, rate-determining step), then lose a proton to form the alkene. جواب: ٹرشری کاربوکیٹائن مستحکم ہوتا ہے، اس لیے آئنائزیشن آسان ہے۔
Answer: As a base it accepts a proton (H⁺); as a nucleophile it donates its lone pair to an electrophilic carbon (e.g. R–X → R–OH). جواب: بیس کے طور پر یہ پروٹون قبول کرتا ہے؛ نیوکلیوفائل کے طور پر الیکٹران پیئر دیتا ہے۔
Answer: FeCl₃ is a halogen carrier: it polarises Cl₂ and generates the electrophile Cl⁺ for electrophilic substitution. جواب: FeCl₃ ہیلوجن کیریئر ہے: Cl₂ کو پولرائز کر کے Cl⁺ بناتا ہے۔
Answer: Haloalkanes. In haloarenes the C–X bond has partial double-bond character from lone-pair delocalisation, making it much harder to break. جواب: ہیلو الکینز۔ ہیلو ایرینز میں C–X بانڈ جزوی ڈبل بانڈ بن جاتا ہے۔
Answer: CH₃CH₂CH₂Cl + AgNO₃ → AgCl (white precipitate) + CH₃CH₂CH₂ONO₂ (in aqueous/ethanolic conditions the organic product is mainly propan-1-ol). جواب: CH₃CH₂CH₂Cl + AgNO₃ → AgCl (سفید پریسیپیٹیٹ) + نامیاتی پراڈکٹ۔
Answer: It depends on the class: primary → SN2 (one step, backside attack, inversion); tertiary → SN1 (two steps, carbocation, racemisation possible); secondary → mixture of SN1 and SN2. The deciding factors are steric hindrance and carbocation stability. جواب: پرائمری → SN2، ٹرشری → SN1، سیکنڈری → مکسڈ۔ فیصلہ اسٹیرک رکاوٹ اور کاربوکیٹائن کے استحکام سے ہوتا ہے۔
Answer: Both start from the same substrate and often the same reagent (e.g. OH⁻ is both a nucleophile and a base). Aqueous KOH favours substitution (alcohol); hot ethanolic KOH favours elimination (alkene). The two pathways compete, and conditions/temperature decide the major product. جواب: دونوں ایک ہی سبسٹریٹ اور ایک ہی ری ایجنٹ (OH⁻) سے شروع ہوتی ہیں؛ حالات طے کرتے ہیں کہ کون سا راستہ غالب ہوگا۔
Answer: Nucleophilic substitution: the C–Cl bond has partial double-bond character (lone-pair delocalisation), so it is strong; attack would also destroy aromaticity. Electrophilic substitution: the electron-rich delocalised ring readily attacks electrophiles, and aromaticity is restored after the reaction. جواب: نیوکلیوفیلک: C–Cl بانڈ مضبوط اور ایرومیٹک رنگ تباہ ہوگا۔ الیکٹروفیلک: رنگ الیکٹران سے بھرپور ہے اور ایرومیٹکٹی بحال ہو جاتی ہے۔
Answer: E2: one step, second order (rate = k[R–X][base]), no carbocation, needs a strong base, anti-periplanar geometry. E1: two steps, first order (rate = k[R–X]), carbocation intermediate, favoured by tertiary substrates and weak bases, may rearrange. جواب: E2: ایک مرحلہ، سیکنڈ آرڈر، کوئی کاربوکیٹائن نہیں۔ E1: دو مرحلے، فرسٹ آرڈر، کاربوکیٹائن بنتا ہے۔
Answer: The C–I bond is weaker than C–Cl and I⁻ is a better leaving group, so ionisation and AgI precipitation happen faster. (AgI is yellow; AgCl is white.) جواب: C–I بانڈ کمزور ہے اور I⁻ بہتر لیونگ گروپ ہے، اس لیے AgI جلدی بنتا ہے۔
Answer: i) KBr + conc. H₂SO₄ generates HBr: R–OH + HBr → R–Br + H₂O. ii) SOCl₂/pyridine: R–OH + SOCl₂ → R–Cl + SO₂ + HCl (gaseous by-products, easy purification). iii) PCl₅: R–OH + PCl₅ → R–Cl + POCl₃ + HCl. iv) PCl₃: 3R–OH + PCl₃ → 3R–Cl + H₃PO₃. جواب: i) KBr/H₂SO₄ سے HBr بن کر R–Br دیتا ہے۔ ii) SOCl₂ سے R–Cl اور گیسی بائی پراڈکٹس۔ iii) PCl₅ اور iv) PCl₃ سے بھی R–Cl بنتا ہے۔
Answer: i) CH₃CH₂Br + NaOH(aq) → CH₃CH₂OH + NaBr (ethanol). ii) CH₃CH₂Br + KCN (ethanolic) → CH₃CH₂CN + KBr (propanenitrile — chain extended by one carbon). iii) CH₃CH₂Br + NH₃ (ethanolic, excess) → CH₃CH₂NH₂ + NH₄Br (ethylamine; excess ammonia prevents further alkylation). جواب: i) NaOH سے ایتھانول ii) KCN سے پروپین نائٹرائل iii) NH₃ سے ایتھائل امائن۔
Answer: Chloroethane reacts with aqueous NaOH (substitution → ethanol), with AgNO₃ (AgCl precipitate) and undergoes elimination with ethanolic KOH. Chlorobenzene does none of these under normal conditions because its C–Cl bond has partial double-bond character and breaking it would destroy aromaticity; instead it undergoes electrophilic substitution (e.g. nitration, halogenation with a carrier). جواب: کلوروایتھین NaOH، AgNO₃ اور ایلیمینیشن سب کرتا ہے؛ کلوروبینزین عام حالات میں ان میں سے کوئی نہیں کرتا، بلکہ الیکٹروفیلک سبسٹیٹیوشن کرتا ہے۔
Answer: SN2: single step, backside attack, transition state with 5 groups, second order, inversion of configuration, favoured by primary substrates and strong nucleophiles. SN1: two steps, slow ionisation to a planar carbocation, fast nucleophilic attack, first order, racemisation (attack from both faces), favoured by tertiary substrates and polar solvents. Secondary substrates show a mixture. جواب: SN2: ایک مرحلہ، پیچھے سے حملہ، انورژن۔ SN1: دو مرحلے، کاربوکیٹائن، ریسیمائزیشن۔
Halogenoalkanes — Halogenoalkanes are considered very reactive towards nucleophiles because they have an electrophilic carbon and a good leaving group. From alcohols: R–OH + SOCl₂/pyridine → R–Cl + SO₂ + HCl (a clean method; the by-products are gases). SN2 = substitution, nucleophilic, bimolecular (second order). SN1 = substitution, nucleophilic, unimolecular (first order). Haloalkanes are more reactive than haloarenes towards nucleophiles.
Revision guidance: پہلے 10 MCQs خود حل کرو, پھر جواب ملاؤ; short اور constructed-response سوالوں کو اپنے الفاظ میں لکھ کر practice کرو; descriptive سوالوں (4) کے لیے ہر section کی headings یاد رکھو. جو formula یا equation اس chapter میں ہے, اسے لکھ کر یاد کرو — رٹا نہیں, سمجھ کر.
ہیلوجینوالکینز نیوکلیوفائلز کی طرف بہت ری ایکٹو ہیں کیونکہ ان میں الیکٹروفیلک کاربن اور اچھا لیونگ گروپ ہوتا ہے۔ ہیلوجن کاربن سے زیادہ الیکٹرونیگیٹو ہے، اس لیے C–X بانڈ قطبی ہے: Cδ⁺–Xδ⁻۔ری ایکٹیویٹی کی ترتیب: R–I > R–Br > R–Cl > R–F۔ C–I سب الکحل سے: R–OH + SOCl₂ → R–Cl (صاف طریقہ)؛ R–OH + PCl₅ یا PCl₃ سے بھی R–Cl بنتا ہے۔ KBr + کنسنٹریٹڈ H₂SO₄ سے HBr بنا کر بروموالکین حاصل ہوتا ہے۔الکین سے: Cl₂/UV سے فری ریڈیکل سبسٹیٹیوشن۔ الکین سے: HX یا X₂ کا الیکٹروفیلک ایڈیشن۔ بینزین کی ہ SN2 ایک ہی مرحلے میں ہوتا ہے: نیوکلیوفائل پیچھے سے حملہ کرتا ہے اور لیونگ گروپ نکلتا ہے۔ شرح = k[ہیلوجینوالکین][نیوکلیوفائل]۔پرائمری کیوں؟ پرائمری میں پیچھے سے حملے کے لیے جگہ کھلی ہوتی ہے (کم اسٹیرک رکاوٹ)۔ ٹرشری میں تین الکائل گروپ پیچھے SN1 دو مرحلوں میں ہوتا ہے: (1) آہستہ آئنائزیشن سے کاربوکیٹائن بنتا ہے، (2) نیوکلیوفائل کا تیز حملہ۔ شرح صرف [ہیلوجینوالکین] پر منحصر ہے۔ E1 اور SN1 کا پہلا مرحلہ ایک ہی ہے۔ٹرشری کیوں؟ ٹرشری کاربوکیٹائن سب سے مستحکم ہوتا ہے۔ سیکنڈری (جیسے 2- ہیلو الکینز ہیلو ایرینز سے زیادہ ری ایکٹو ہیں۔ کلوروبینزین میں کلورین کا لون پیئر رنگ میں ڈی لوکلائز ہو جاتا ہے، جس سے C–Cl بانڈ میں جزوی ڈبل بانڈ خصوصیات آ جاتی ہیں — یہ مضبوط اور ٹوٹنا مشکل ہوتا ہے۔اسی لیے کلوروبینزین عام حالات میں NaOH س
اس باب کے موضوعات: ہیلوجینوالکینز اتنے ری ایکٹو کیوں ہیں؟ · ہیلوجینوالکینز کی تیاری · SN2 میکانزم: پرائمری ہیلوجینوالکینز · SN1 اور ایلیمینیشن: ٹرشری ہیلوجینوالکینز · ہیلوجینوارینز: بہت کم ری ایکٹو · مشق
رہنمائی: پہلے MCQs خود حل کریں، پھر جوابات سے ملائیں؛ مختصر اور تعمیری سوالات اپنے الفاظ میں لکھ کر پریکٹس کریں۔
Chapter-wise tests, fresh random papers اور instant score کے لیے PunjabTest.com کا میں test section دیکھو:
PunjabTest.com — Complete Guide Book • FSc Part 2 Chemistry, Chapter 21 (PECTAA New Book, Session 2026–27) • English + Urdu