Thế gốc tự do: halogen hoá alkane

Thuộc chuyên đề Cơ chế phản ứng trong hoá học hữu cơ (Hoá học 12), mô phỏng phản ứng thế gốc tự do (SR) giữa alkane và halogen dưới ánh sáng tử ngoại – nội dung cũng gặp ở bài Alkane lớp 11. Mô hình gồm khoảng 64 phân tử khí; các bước khơi mào, phát triển mạch và tắt mạch xảy ra ngẫu nhiên với tốc độ tỉ lệ với số hạt. Học sinh chọn chlorine hoặc bromine, methane hoặc ethane, chỉnh tỉ lệ halogen : alkane và cường độ tia UV rồi quan sát. Mỗi bước vừa xảy ra được vẽ lại bằng mũi tên cong một nửa kèm ΔH tính từ năng lượng liên kết; biểu đồ cột đếm CH₃Cl, CH₂Cl₂, CHCl₃, CCl₄, HCl và ethane sinh ra ở bước tắt mạch. Alkane dư cho chủ yếu sản phẩm thế một lần, halogen dư cho sản phẩm thế nhiều lần, còn tắt tia UV thì không có phản ứng. Câu hỏi gợi ý: – Vì sao hỗn hợp methane và chlorine không phản ứng trong bóng tối? – Muốn thu chủ yếu CH₃Cl cần lấy tỉ lệ chất phản ứng thế nào? – Vì sao việc có ethane trong sản phẩm chứng tỏ phản ứng đi theo cơ chế gốc tự do?