Механизм этих реакций называют свободнорадикальным механизмом. Время свободного
существования метильного радикала очень мало. Метильный радикал реагирует
с другой молекулой хлора, происходит гомолитический разрыв Сl - Сl связи.
В результате, образуется метилхлорид и снова радикал хлора.
В общем реакция состоит из цепочки реакций, которые возникают последовательно
друг за другом и называются цепными реакциями. При цепных реакциях каждый
радикал, образуя другой радикал, сам превращается в молекулярное вещество.
Реакция продолжается за счет образования нового радикала.
Семёнов Николай Николаевич
(1896-1986)
Русский ученый.
Лауреат Нобелевской премии.
Разработал теории цепных
реакций и теплового взрыва и
горения газовых смесей.
В разработке теории цепных реакций большую
роль сыграли труды академика Н.Н. Семёнова.
При достаточном количестве хлора в реакции замещения
метана с хлором происходит постепенное
замещение всех атомов водорода.
Атомы водорода в молекулах алкилгалогенида замещаются
галогеном легче, чем в соответствующем
алкане. Это объясняется взаимным влиянием
атомов в молекуле. Например, рассмотрим это
взаимовлияние в молекуле СН3Сl. У атома хлора
электроотрицательность больше, чем у атома углерода.
Поэтому электронная плотность С - Сl связи
смещена в сторону атома хлора, и вследствие этого
атом хлора приобретет частичный отрицательный
заряд, а атом углерода - частичный положительный
заряд.
В свою очередь, электронная плотность С - Н связей смещается в
сторону атома углерода. В результате уменьшается прочность С - Н
связи, замещение атомов водорода становится легче. Этапы реакции
можно показать по нижеуказанной схеме:
Уравнения реакций полного хлорирования метана и этана показаны ниже:
Как видно из уравнений реакций, число замещённых атомов водорода и число образованных
молекул НСl равно числу молекул галогена, вступившего в реакцию с
молекулой алкана.