Monocloracion del metano

Monocloración del metano

Etapa de iniciación
La reacción se inicia por medio de la ruptura homolítica del enlace covalente de la molécula de cloro (Cl2), generándose dos átomos del mismo (Cl•). Es decir, lo que se obtiene son dos radicales cloro, porque se trata de átomos que poseen un electrón impar. Este hecho lo podemos escribir por medio de la siguiente reacción:

Cl••Cl------->2 Cl•O bien, más correctamente como:

-------Luz
Cl2-------->2 Cl•

Observá que hemos anotado sobre la flecha de reacción, la necesidad de la presencia de luz o de calor. Esto es imprescindible porque ambas cosas actúan como una fuente de energía, de la cual la molécula absorbe la cantidad necesaria para poder romper el enlace covalente.
Cuando esta energía es absorbida de una fuente lumínica (yno de una fuente calórica) decimos que se trata de una reacción fotosensible.

Etapa de propagación
Los radicales cloro que se forman en la etapa de iniciación, son partículas muy reactivas, que casi inmediatamente después de formadas, reaccionarán, por medio de un choque efectivo con alguna otra partícula, con el fin de poder obtener ese electrón faltante para completar su octeto. Este choquedel radical cloro, entonces, puede producirse con tres tipos de partículas:

a) Con una molécula de cloro: Lo cual, como es de esperar no produce ningún cambio observable, pues, a lo sumo, se realiza un intercambio entre dos átomos de cloro. Esta es una reacción probable pero improductiva.

Cl• + Cl—Cl------>Cl• + Cl—Cl

b) Con otro radical cloro: Esta una reacción poco probable que suceda,pues los radicales son partículas demasiado activas, de vida media muy corta, y por lo tanto en todo momento hay una concentración relativamente baja de los mismos. La probabilidad de que dos partículas de vida media muy corta puedan chocar entre sí y producir una reacción es muy baja (por eso decimos que esta reacción es poco probable), pero, si en algún momento esta sucede, entonces sí se puedeobservar un cambio, la formación de una nueva molécula de cloro (por lo cual decimos que esta reacción es poco probable pero productiva).

Cl• + Cl•------>Cl—Cl

c) Con una molécula de metano: En esta reacción se produce la ruptura homolítica de uno de los cuatro enlaces C—H del metano. Este es un proceso que consume unas 104 Kcal/mol. El átomo de hidrógeno así eliminado se une al radicalcloro, para formar cloruro de hidrógeno. La formación del enlace H—Cl libera 103 Kcal/mol, por lo cual podemos concluir que la reacción es levemente endotérmica, pues la cantidad de energía liberada por la formación de enlace H—Cl no llega a compensar a la cantidad de energía que se consume en la ruptura del enlace C—H

Cl• + CH4------>HCl + •CH3

El inconveniente de este paso es que si bien seha completado el octeto de una uno de las partículas intervinientes (el radical cloro), se ha también generado una nueva partícula con un electrón impar: el radical metilo (•CH3).
Como cualquiera de estas partículas, el radical metilo es muy reactivo, y fácilmente reacciona con otras partículas para poder completar su octeto, por medio de la formación de un enlace covalente.
Veamos entonces conque otras partículas puede chocar el radical metilo y producir esto. Espero en que esté de acuerdo conmigo en que pueden presentar cuatro posibilidades:

a) Que choque con otro radical metilo: Ya hemos establecido que el choque entre dos radicales es una reacción poco probable, pues se trata de partículas de vida media muy corta. Pero también hemos establecido que, si bien poco probable, lareacción también es productiva, pues podemos observar un cambio neto, que en nuestro caso viene representado por la siguiente ecuación:

•CH3 + •CH3-------->CH3—CH3

b) Que choque con un radical cloro: Nuevamente estamos en la misma situación anterior, solo que aquí la ecuación sería:

•CH3 + •Cl------>CH3Cl

c) Que choque con una molécula de metano: Esta es una reacción probable pero...