Chemia2
9

Ponieważ podczas reakcji powstają mieszaniny piodukiow, dla uproszczenia zapisu w równaniu podaje się tylko produkty główne, czyli te, których było w mieszaninie najwięcej. W zapisie większości reakcji podaje się nad strzałką jej warunki (ciśnienie, temperaturę, katalizatory, czasami rodzaj rozpuszczalnika). Gdy zależy nam na przedstawieniu całego cyklu przemian, zamiast pełnej reakcji stosuje się schemat pokazujący tylko produkty organiczne i główny substrat.

Reakcję chlorowania metanu można zatem przedstawić nie za pomocą kompletu równań, jak pokazaliśmy to wyżej, lecz za pomocą schematu:

światło    światło    światło    światło

CH₄ — CH₃C1 — CH₂C1₂ — CHCI3 — CC1₄ ci₂    ci₂    ci₂    ci₂

Z alkanów o większej liczbie atomów węgla otrzymuje się mieszaninę wielu produktów reakcji. Na przykład w wyniku chlorowania propanu powstaje mieszanina 1-chloropropanu i 2-chloropropanu:

światło

ch₃—ch₂—ch₃ + Cl, —* ch₂—ch₂—ch₃ + HC1

Cl

światło

ch₃—ch₂—ch₃ + Cl, —. ch₃—ch—ch₃ + HC1

Cl

\ż

Przykład 5

Zapisz wzory wszystkich pochodnych metylopropanu, które mają w cząsteczce jeden atom bromu.

Rozwiązanie

CH₃—CH—CH,Br

' I ch₃

Br

CH₃—C—CH₃

ch₃

Alk,my, w któ-iycli /ast.ipiono chlorowcem Imion nlom wodom, nazywamy mono-chlorowco |)oi:ho(lnymi .ilkaoów

Rozwiązanie powyższego przykładu jest dowodem na to, że chlorowanie alkanów o większej liczbie atomów węgla w cząsteczce prowadzi do powstania ogromnej liczby izomerów, często trudnych do rozdzielenia z powodu bardzo podobnych temperatur wrzenia. Ponieważ jednak chlorowcopochodne są często stosowane jako rozpuszczalniki, nie rozdziela się ich, wykorzystując mieszaniny wielu związków.

2.1.5. Mechanizm reakcji chlorowania

Jeśli potrafimy prześledzić krok po kroku, co się dzieje podczas reakcji z pojedynczymi cząsteczkami, i które wiązania ulegają iw.crwaniu oraz. w jakiej kolejności, oznacza lo, że potrafimy podać mu luiuizm 1 ni kej i.

HI

Keakc|a i hloiowama (a uogólniając i hlniowcowania, gdyż oznacza akcję z dowolnym, dostatecznie aktywnym chlorowcem), przebiega według mechanizmu substytucji wolnorodnikowcj. Jest to proces wieloota-i >owy i z tego powodu nazywany często procesem łańcuchowym. Pierwszy lap wyzwala bowiem w mieszaninie reakcyjnej łańcuch zdarzeń.

I lapem rozpoczynającym reakcję chlorowania jest rozpad cząsteczki hlorowca na rodniki pod wpływem światła lub podwyższonej temperatu-' Aby przedstawioną reakcję zapisać jak najprościej, posłużymy się >i>iscm mechanizmu chlorowania metanu.

I lap rozpadu cząsteczki chloru na rodniki nazywa się inicjacją:

,_ _, światło ,—

lęi-—• ęi| —*    2|ęi.

cząsteczka chloru 2 rodniki chloru

Rodniki chloru są bardzo aktywne, gdyż mają niesparowany elektron, h igą one reagować między sobą, odtwarzając cząsteczkę chloru (tak się i icje, gdy przypadkiem się zderzą). Pojedynczy rodnik chloru, zderzywszy i / cząsteczką metanu, może też oderwać od niej atom wodoru. Powstaje irdy cząsteczka chlorowodoru i rodnik metylowy:

H

I

— H—C. + H •—«C1

I

H

rodnik metylowy

Rodnik metylowy jako „właściciel” niesparowanego elektronu jest i /wyklc aktywny i jeśli zderzy się z cząsteczką chloru, to powstanie .(steczka chlorometanu i rodnik chloru:

H i	■\
1 H—C* i	+ E-
H	_)

—ai

Rodnikami na zywamy czą steczki, atomy, a najczęściej fragmenty czą steczek mające niesparowany elektron. Cząsteczką o strukturze rodnika jest na przykład cząsteczka N0_?.

H

h—o—»q| + lęi*

I    rodnik chloru

H

chlorometan

il ir etapy nazywamy etapami wzrostu łańcucha reakcji. Na każdym iipic- reakcji powstaje inny rodnik, mogący powodować następne czyn-i. zderzenia. Przy dostatecznie długim okresie naświetlania i prowadzeni. i reakcji w mieszaninie reakcyjnej znajduje się duża liczba rodników i piawdopodobieństwo zderzenia się dwóch rodników staje się bardzo lu/e coraz częściej zaczynają się one łączyć ze sobą:

lęu + |ę[. — Cl₂

II    II

u c. + .n| n c* -ni I    I

ii    u

•II