Lección 2

ALCANOS:
REACTIVIDAD

Estructura y Propiedades
Preparación
Reactividad
Homo y heterolisis de enlaces
Formación y estabilidad de radicales
Hiperconjugación
Cloración del metano: Mecanismo
Estados de transición, intermedios reactivos
Cinética y termodinámica
Halogenación de alcanos
Utilidad sintética de la halogenación de alcanos
Combustión
Problemas
Problema de grupo
Índice
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Glosario
¿Cómo se puede conseguir en la práctica la ruptura homolítica de un enlace C-H en un alcano?
La funcionalización de un alcano se puede llevar a cabo por reacción con cloro, dando una reacción de sustitución de hidrógeno por cloro (recordar el “baile” de Dumas), resultando un cloruro de alquilo y cloruro de hidrógeno.
El balance energético es favorable:
Pero a pesar de ser exotérmica, la reacción no se produce espontáneamente: se necesita irradiar la mezcla de los gases con luz ultravioleta o “calentar” a 3000C. ¿Por qué?.

Debe haber una etapa de la reacción con una energía de activación alta que impide que la reacción sea espontánea.

Veamos el mecanismo de la reacción:

1ª Etapa: INICIACIÓN

En la mezcla metano/cloro, el enlace más débil es el Cl-Cl pero ésta es una molécula estable que no se rompe sin más. Necesitamos calor o irradiar con luz adecuada para promocionar un electrón a un orbital antienlazante (Cl2*) y así debilitar el enlace. Esta es la etapa que impide que la reacción sea espontánea.

2ª Etapa: PROPAGACIÓN I
Los átomos ·Cl producidos son muy inestables porque no tienen el octete completo. Son capaces de abstraer un hidrógeno del metano y procudir la ruptura homolítica C-H. Así se forma el radical metilo, muy reactivo, y cloruro de hidrógeno 

3ª Etapa: PROPAGACIÓN II
Los radicales metilo, muy energéticos, son capaces de romper otra molécula de Cl2. Así se forma clorometano y se regenera el radical ·Cl que se consumió en la etapa anterior.
Este paso permite que la reacción progrese por sí sola.

4ª Etapa: TERMINACIÓN
Los radicales pueden colapsar entre sí con lo que evitan la deficiencia electrónica. Pero, como son especies que están en muy baja concentración por ser difíciles de producir y muy reactivas, la probabilidad de que colapsen es muy baja.  Sin embargo, la obtención de trazas de etano prueba la formación del radical ·CH3 y apoya el mecanismo propuesto.

El mecanismo de una reacción es una secuencia lógica de etapas donde se expresa qué enlaces se rompen, cuáles se forman y en qué momento.

A priori, pueden proponerse varios mecanismos para una reacción. El verdadero ha de estar de acuerdo con todos los hechos experimentales observados.

El conocimiento del mecanismo de una reacción, es decir, saber cómo funciona, es primordial para poder modificarla o mejorarla.

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