Cloração do metano

Mecanismo Reacional de cloração do metano

A cloração do metano é uma reação radicalar, a qual se desenvolve em algumas etapas. Reações radicalares são reações em que as espécies envolvidas são radicais, e ocorrem muito com ligações apolares.
A etapa 1 se trata da obtenção do reagente cloro radicalar, obtido através da clivagem homolítica do cloro por ação de luz:
UV + Cl-Cl → 2Cl

Na etapa 2 o radical de cloro desencadeia uma clivagem homolítica na ligação entre o carbono e hidrogênio do metano: H |
Cl* + H-C-H → HCl + CH3* | H

Na terceira etapa o radical metila cliva homoliticamente uma molécula de cloro formando o produto da reação clorometano, além do cloro radicalar, que retorna à etapa 2. A partir disso ocorre uma reação em cadeia. CH3* + Cl2 → CH3Cl + Cl*

Nas etapas 4, 5 e 6 ocorrem reações de radicais entre si e causam o término do processo em cadeia.

4. CH3* + CH3* → CH3CH3

5. CH3* + Cl* → CH3Cl

6. Cl* + Cl* → Cl2

A primeira e as últimas três etapas não influenciam na velocidade da cloração, apenas na quantidade de produto (rendimento da reação). Portanto, será feita uma análise maior sobre a segunda e terceira etapas. Na etapa 2 ocorre o momento de mais alta energia, chamado “estado de transição”, no qual está ocorrendo a clivagem homolítica da ligação C-H do metano, e ao mesmo tempo formando-se a ligação H-Cl. Essa é uma etapa endotérmica (ou processo endergônico), pois a energia do radical metila é maior do que a dos reagentes. É necessário o fornecimento de energia para o sistema para que a reação ocorra; no caso a energia é a radiação UV. Na etapa 3, como a energia do clorometano é bem menor do que a do radical metila, é chamada de etapa exotérmica (processo exergônico). No final, a reação total é exotérmica. Como a etapa da for mação do radical metila é a que possui maior energia de ativação, é considerada a etapa lenta de toda reação, ou seja, é a