Vrije Radicale Reactie

Definitie en structuur van vrije koolstofradicalen
Wanneer een binding wordt gesplitst, produceert deze atomen of groepen met alleenstaande elektronen, die vrije radicalen worden genoemd. Een vrije radicaal met een eenzaam elektron op een waterstofatoom wordt een waterstofradicaal genoemd. Een vrije radicaal met een eenzaam elektron op een koolstofatoom wordt een koolstofradicaal genoemd. Een vrije waterstofradicaal en een vrije alkylradicaal (vrije koolstofradicaal) worden geproduceerd wanneer de CH-binding in een alkaan homolyse is. Vrije radicalen koolstof sp2 hybride, drie sp2 hybride orbitalen hebben een vlakke driehoekige structuur, elke sp2 hybride orbitaal en andere atomaire orbitalen door axiale overlap om een ​​σ-binding te vormen, de bindende orbitaal heeft een paar tegenovergestelde spin-elektronen. Een p-orbitaal staat loodrecht op dit vlak en de p-orbitaal wordt ingenomen door een eenzaam elektron.
2. Dissociatie-energie van bindingen en stabiliteit van koolstofradicalen
(1) bindingsdissociatie-energie
De atomen in een molecuul voeren altijd kleine trillingen uit rond hun evenwichtsposities, moleculaire trillingen zijn vergelijkbaar met de beweging van een bal verbonden door een veer, bij kamertemperatuur, wanneer de moleculen zich in de grondtoestand bevinden, is de amplitude klein, de moleculen absorberen energie en de amplitude neemt toe. Als er voldoende energie wordt geabsorbeerd, neemt de amplitude tot op zekere hoogte toe, wordt de binding verbroken en is de geabsorbeerde warmte de enthalpie (ΔH) van de bindingsdissociatiereactie, en wordt de bindingsenergie, of bindingsdissociatie-energie, uitgedrukt in Ed.
(2) Stabiliteit van vrije koolstofradicalen
De stabiliteit van het radicaal verwijst naar de stabiliteit van zijn moederverbinding, die veel onstabieler is dan de moederverbinding en minder stabiel dan de moederverbinding. Uit de bovenstaande dissociatie-energiegegevens van CH-binding kan worden afgeleid dat de dissociatie-energie van CH-binding in CH4 de grootste is, en dat de eerste verbinding in dezelfde reeks vaak relatief bijzonder is; De waterstofdissociatie-energie van CH3CH3 en CH3CH2CH3 op primaire koolstof is iets lager dan die van CH4, en beide vormen primaire vrije radicalen. De waterstof op het secundaire koolstofatoom in CH3CH2CH3 heeft een lagere dissociatie-energie en vormt secundaire vrije radicalen. De waterstof op het tertiaire koolstofatoom in (CH3)3CH breekt, dat de laagste dissociatie-energie heeft en het tertiaire vrije radicaal vormt. Een van de producten van deze bindingsdissociatiereacties is dat ze allemaal hetzelfde zijn, dus het verschil in bindingsdissociatie-energie is een weerspiegeling van de verschillende stabiliteit van het koolstofradicaal. Hoe lager de dissociatie-energie, hoe stabieler het koolstofradicaal. Daarom is de stabiliteitsvolgorde van koolstofradicalen:
3°C·>2°C·>1°C·>H3C·
In alkanen kan de CC-binding ook worden gedissocieerd.