Химия. 10 класс

Для того чтобы метан вступил в реакцию замещения с хлором, необходимо облучение смеси ультрафиолетовым излучением. Интересно, что данная реакция продолжается и после прекращения облучения.

Какое же воздействие оказывает ультрафиолетовое излучение на смесь метана с хлором? Сначала под действием излучения молекула хлора распадается на два атома хлора, каждый из которых имеет неспаренный электрон. Эта реакция называется инициированием:

Частицы, имеющие неспаренный электрон, называются радикалами. Радикалы при обычных условиях чрезвычайно неустойчивы и сразу же вступают во взаимодействие с другими молекулами.

Так, образовавшийся в результате распада молекулы хлора радикал Cl• взаимодействует с молекулой метана. При этом образуется молекула хлороводорода и радикал метил •CH₃:

Радикал •CH₃, в свою очередь, взаимодействует со следующей молекулой хлора, образуя хлорметан и новый радикал хлор:

Далее снова повторяются превращения (1) и (2). Цепочка этих превращений может повторяться сотни раз, поэтому подобные реакции называют цепными. Реакции (1) и (2) называются ростом цепи:

Цепь может оборваться в результате взаимодействия двух радикалов. Такая реакция называется обрывом цепи:

Следует отметить, что облучение смеси ультрафиолетовым светом необходимо лишь для распада молекулы хлора на атомы — стадии инициирования. Так как на стадии роста цепи в реакциях участвуют активные частицы (радикалы), то на этой стадии подвод энергии уже не требуется. Поэтому реакция хлорирования метана продолжает протекать даже после прекращения облучения.

По цепному радикальному механизму протекает реакция между водородом и кислородом, известная вам из курса неорганической химии. Такие реакции идут с очень большими скоростями и могут сопровождаться взрывом.