واکنش رادیکال آزاد

تعریف و ساختار رادیکال های آزاد کربن
هنگامی که یک پیوند شکافته می شود، اتم ها یا گروه هایی با الکترون های تنها تولید می کند که به آنها رادیکال های آزاد می گویند. رادیکال آزاد با الکترون تنها روی اتم هیدروژن رادیکال هیدروژن نامیده می شود. رادیکال آزاد با یک الکترون تنها روی اتم کربن رادیکال کربن نامیده می شود. یک رادیکال آزاد هیدروژن و یک رادیکال آزاد آلکیل (رادیکال آزاد کربن) زمانی تولید می شوند که پیوند CH در یک آلکان همولیز شود. کربن رادیکال آزاد هیبرید sp2، سه اوربیتال هیبریدی sp2 دارای ساختار مثلث مسطح، هر اوربیتال هیبریدی sp2 و سایر اوربیتال های اتمی با همپوشانی محوری برای تشکیل یک پیوند σ، اوربیتال پیوند دارای یک جفت الکترون اسپین مخالف است. یک اوربیتال p عمود بر این صفحه است و اوربیتال p توسط یک الکترون تک اشغال شده است.
2. انرژی تفکیک پیوند و پایداری رادیکال کربن
(1) انرژی تفکیک پیوند
اتم های یک مولکول همیشه در حال انجام ارتعاشات کوچک در اطراف موقعیت های تعادلی خود هستند، ارتعاشات مولکولی شبیه حرکت توپی است که با فنر متصل شده است، در دمای اتاق، زمانی که مولکول ها در حالت پایه هستند، دامنه کوچک است، مولکول ها انرژی را جذب می کند و دامنه افزایش می یابد. اگر انرژی کافی جذب شود، دامنه تا حد معینی افزایش می‌یابد، پیوند می‌شکند و گرمای جذب‌شده آنتالپی (ΔH) واکنش تجزیه پیوند است و انرژی پیوند یا انرژی تفکیک پیوند در Ed بیان می‌شود.
(2) پایداری رادیکال های آزاد کربن
پایداری رادیکال به پایداری ترکیب اصلی آن اشاره دارد که بسیار ناپایدارتر از ترکیب اصلی و پایدارتر از ترکیب اصلی است. از داده های انرژی تفکیک بالا پیوند CH، می توان دریافت که انرژی تفکیک پیوند CH در CH4 بزرگترین است و اولین ترکیب در همان سری اغلب نسبتاً خاص است. انرژی تفکیک هیدروژن CH3CH3 و CH3CH2CH3 روی کربن اولیه کمی کمتر از CH4 است و هر دو رادیکال های آزاد اولیه را تشکیل می دهند. هیدروژن روی اتم کربن ثانویه در CH3CH2CH3 انرژی تفکیک کمتری دارد و رادیکال های آزاد ثانویه را تشکیل می دهد. هیدروژن روی اتم کربن سوم در (CH3)3CH می شکند که کمترین انرژی تفکیک را دارد و رادیکال آزاد سوم را تشکیل می دهد. یکی از محصولات این واکنش های تفکیک پیوند این است که همه آنها یکسان هستند، بنابراین تفاوت در انرژی تفکیک پیوند بازتابی از پایداری متفاوت رادیکال کربن است. هر چه انرژی تفکیک کمتر باشد، رادیکال کربن پایدارتر است. بنابراین، ترتیب پایداری رادیکال‌های کربنی است
3°C·>2°C·>1°C·>H3C·
در آلکان ها، پیوند CC نیز می تواند جدا شود.