Phản ứng CH4 + Cl2 ánh sáng tỉ lệ 1:2

Mô tả sản phẩm

Phản ứng giữa CH4 và Cl2 dưới ánh sáng với tỉ lệ 1:2 tạo ra sản phẩm chính là CH3Cl (metyl clorua) và HCl (axit clohydric). Đây là phản ứng thế clo của metan.

Cơ chế phản ứng CH4 + Cl2

Khởi đầu

Phản ứng được bắt đầu bằng sự phân hủy phân tử clo (Cl2) thành hai nguyên tử clo (Cl•) rất hoạt động do tác động của ánh sáng:

Cl2 + hv → 2Cl•

Phát triển chuỗi phản ứng

Nguyên tử clo hoạt động tấn công phân tử metan (CH4), tạo ra gốc metyl (CH3•) và axit clohydric (HCl):

CH4 + Cl• → CH3• + HCl

Gốc metyl (CH3•) phản ứng với một phân tử clo khác, tạo ra metyl clorua (CH3Cl) và một nguyên tử clo khác, duy trì chuỗi phản ứng:

CH3• + Cl2 → CH3Cl + Cl•

Chu trình này tiếp tục cho đến khi hết chất phản ứng hoặc bị ngắt bởi các phản ứng kết thúc chuỗi.

Kết thúc chuỗi phản ứng

Các phản ứng kết thúc chuỗi có thể là sự kết hợp của hai gốc tự do với nhau, ví dụ:

2Cl• → Cl2

2CH3• → C2H6

Hoặc phản ứng giữa gốc tự do với các sản phẩm trung gian.

Tỉ lệ 1:2 và sản phẩm

Tỉ lệ 1:2 (CH4 : Cl2) chỉ ra rằng có một lượng dư clo. Điều này làm tăng khả năng phản ứng thế tiếp theo, tuy nhiên, do tính chất của phản ứng thế, việc kiểm soát để chỉ thu được CH3Cl là khó khăn. Sản phẩm phụ có thể bao gồm CH2Cl2, CHCl3 và thậm chí CCl4, tùy thuộc vào điều kiện phản ứng và thời gian phản ứng. Việc điều khiển tỉ lệ để thu được sản phẩm mong muốn chính xác đòi hỏi điều kiện phản ứng rất nghiêm ngặt.

Ứng dụng của CH3Cl

Metyl clorua (CH3Cl) là một chất trung gian quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp, ví dụ như sản xuất silicons, chất làm lạnh và dung môi.

Sản phẩm hữu ích: câu chuyện ngắn về mẹ cho học sinh tiểu học

Sản phẩm hữu ích: các nhóm tính cách

Xem thêm: ví dụ câu cảm thán