Chimie Chimie organică
Reactii de substitutie la alcani
Reacțiile de substituție la alcani implică înlocuirea unui atom de hidrogen cu un alt atom sau grup, având loc în condiții energetice specifice. Cele mai comune sunt halogenarea și nitrarea, care necesită lumină UV sau căldură. De exemplu, metanul reacționează cu clorul sub lumină: CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl.
Tipuri de reacții de substituție
- Halogenarea Cu Cl2 sau Br2, sub lumină UV sau căldură; formează haloalcani și acid halogenhidric: C2H6 + Br2 → C2H5Br + HBr.
- Nitrarea Cu HNO3 concentrat, la 400-500°C; formează nitroalcani: CH4 + HNO3 → CH3NO2 + H2O.
- Sulfonarea Cu H2SO4 concentrat, la temperaturi înalte; formează acizi sulfonici: C6H14 + H2SO4 → C6H13SO3H + H2O.
Mecanismul reacției
- 1 Inițiere Lumina UV disociază molecula de halogen în radicali: Cl2 → 2Cl•.
- 2 Propagare Radicalul atacă alcanul, formează radical alchil și acid: Cl• + CH4 → CH3• + HCl, apoi CH3• + Cl2 → CH3Cl + Cl•.
- 3 Terminare Radicalii se combină între ei: Cl• + Cl• → Cl2, sau CH3• + CH3• → C2H6.
- 4 Exemplu numeric Pentru 1 mol CH4 și 1 mol Cl2, randamentul de CH3Cl depinde de condiții, de obicei 30-40%.
Pentru a obține un produs de substituție pur, controlează raportul molar al reactanților și timpul de expunere la lumină.