номер 7, страница 70 - гдз по химии 10 класс учебник Колевич, Матулис

7.*В результате реакции хлорирования этана образуется небольшое количество бутана. Объясните данное явление, напишите уравнения соответствующих реакций.

7.Объяснение:

Реакция хлорирования этана протекает по свободнорадикальному механизму ($S_R$) под действием света ($hu$). В ходе этой реакции в реакционной смеси генерируются промежуточные частицы с неспаренным электроном — свободные радикалы. Образование небольшого количества бутана объясняется стадией обрыва цепи, когда два этильных радикала сталкиваются и рекомбинируют (соединяются) друг с другом.

Стадии механизма реакции:

1. Инициирование цепи (зарождение):
Под действием кванта света молекула хлора распадается на два свободных радикала хлора:
$$\text{Cl}_2 \xrightarrow{hu} 2\text{Cl}^\bullet$$

2. Рост цепи:
Радикал хлора атакует молекулу этана, отщепляя атом водорода и образуя этильный радикал:
$$\text{CH}_3-\text{CH}_3 + \text{Cl}^\bullet \rightarrow \text{CH}_3-\text{CH}_2^\bullet + \text{HCl}$$ Образовавшийся этильный радикал реагирует со следующей молекулой хлора, давая целевой продукт (хлорэтан) и регенерируя радикал хлора:
$$\text{CH}_3-\text{CH}_2^\bullet + \text{Cl}_2 \rightarrow \text{CH}_3-\text{CH}_2\text{Cl} + \text{Cl}^\bullet$$

3. Обрыв цепи (гибель радикалов):
Цепь обрывается при соударении любых двух свободных радикалов. Именно на этой стадии в результате взаимодействия двух этильных радикалов образуется бутан:
$$\text{CH}_3-\text{CH}_2^\bullet + {}^\bullet\text{CH}_2-\text{CH}_3 \rightarrow \text{CH}_3-\text{CH}_2-\text{CH}_2-\text{CH}_3\text{ (бутан)}$$ Параллельно могут протекать и другие реакции обрыва цепи:
$$\text{CH}_3-\text{CH}_2^\bullet + \text{Cl}^\bullet \rightarrow \text{CH}_3-\text{CH}_2\text{Cl}$$ $$\text{Cl}^\bullet + \text{Cl}^\bullet \rightarrow \text{Cl}_2$$

Вывод: концентрация свободных этильных радикалов в смеси невелика, поэтому вероятность их встречи друг с другом мала. Из-за этого бутан образуется лишь как побочный продукт в незначительных (следовых) количествах.