Işık enerjisi gerektiren bir tepkime denklemi bulabilir miyim?
Serbest radikal, bir ya da daha çok sayıda çiftlenmemiş elektron içeren atom ya da atom gruplarına denir. Radikaller, pozitif ya da negatif yük taşımamalarına karşın, ortaklanmamış elektron ve tamamlanmayan oktetten dolayı çok etkin taneciklerdir. Radikaller, yüksek enerjili, çok etkin, kısa ömürlü, izole edilemeyen ara ürünlerdir. Radikallerde, ortaklanmamış elektron bir tek nokta ile gösterilir
Cl . Br . CH3 .
Doğrudan halojenleme tepkimeleri, nükleofilik yerdeğiştirme ve ayrılma tepkimelerinin mekanizmalarından farklı olarak, serbest radikal ya da radikalik mekanizma üzerinden yürür.
Bir radikalik tepkime 3 basamakta gerçekleşir. Radikalin oluştuğu başlama basamağı, oluşan radikallerin ortamdaki maddelerle etkileştirerek yeni moleküller ve yeni radikaller oluşturduğu gelişme basamağı ve radikallerin aktifliğini kaybetmesi veya kenetlenme reaksiyonu sonucunda birbiri ile reaksiyona girmesi ise ile sonuçlana sonlama basamağı.
Işık ve peroksitler başlatıcılara örnektir. Peroksitler (ROOR) kolaylıkla parçalanarak bir başlatıcı olarak davranabilir. RO-OR bağ ayrışma enerjisi 35 kcal/mol dolayında olup, çoğu bağın ayrışma enerjisinden düşüktür ve kolaylıkla radikaller oluşur.
Alkanlar, klor ve brom ile güneş ışığı veya ultraviyole ışık varlığında serbest radikal zincir mekanizması yolu ile reaksiyona girerler. Klor molekülünün ışık etkisi ile atomlarına ayrışması ile (Bağ kırılması) reaksiyon başlatılır. Bu basamak için gereken enerji, güneş ışığı ya da karışımın çok yüksek sıcaklığa ısıtılmasıyla sağlanır.
Klor radikali, oluşur oluşmaz, yeni radikallerin oluştuğu bir dizi tepkimeyi başlatır. Başlangıçta birkaç radikalin oluşması, yeni radikallerin oluşmasına neden olur. Kendi kendine devam eden böyle bir tepkime zincir tepkime olarak adlandırılır.
Ortamdaki etkin klor radikali metan molekülünden bir hidrojen atomunu kopararak, bir metil radikali ve HCl verir.
Cl. + CH4 à CH3 . + HCl
Oluşan metil radikali de etkindir. Gelişme basamağının ikinci tepkimesinde, metil radikali Cl2 dan bir klor atomu koparır.
CH3 . + Cl2 à CH3Cl (klormetan) + Cl.
Bu reaksiyonda klormetan oluşurken aynı zamanda bir klor radikali de oluşur. Yeni oluşan klor radikali ile metan arasındaki zincir radikalik tepkime devam eder. Tepkime ilerledikçe, klormetan moleküllerinin derişimi artar ve metan bileşiğinin derişimi azalır. , Böylece klor radikallerinin metan moleküllerinden çok klormetan molekülleri ile çarpışma olasılığı artar ve yeni bir gelişme basamağı başlar. Bu yeni gelişen reaksiyon ile ortamda öncelikle diklorametan, daha sonra ise aynı mantıkla triklorametan veya tetraklorometan bileşikleri de elde edilebilir. Bu nedenle radikalik tepkimelerde bir çok ürün oluşabilir.
Cl. + CH3Cl à CH2Cl. + HCl
CH2Cl. + Cl2 àCH2Cl2 (diklorometan) + Cl.
CH2Cl2 (diklorometan) + Cl. à . CHCl2+ HCl
.CHCl2 + Cl2 à Cl. + CHCl3 (triklorometan)
Bu tepkime sonsuza kadar sürmez. Radikallerin kenetlenme reaksiyonu ile birbiri ile reaksiyon girmesi (kenetleneme) ile veya kararlı, etkin olmayan radikallerin oluşumu, gelişme basamağını sonlandırabilir.
Cl. + Cl. à Cl2
CH3 . + CH3 . à CH3CH3
Sonuç olarak radikalik tepkimelerde öncelikle radikallerin sayısında net artış gözlenir. Daha sonra radikallerin sayısında değişiklik olmaz. Reaksiyonun sonuna gelindiğinde de radikallerin sayısında net azalma olarak reaksiyon sonlanır.
