Univerzalne reakcije prostih radikalov

Pri cepitvi kemičnih vezi nastajajo prosti radikali. Reakcije, ki jih sprožijo prosti radikali, imenujemo reakcije prostih radikalov ali verižne reakcije tipa prostih radikalov. Radikalne reakcije običajno potekajo skozi tri stopnje: začetek verige, širjenje verige ali oblikovanje verige in prekinitev verige. Faza iniciacije verige je faza proizvodnje prostih radikalov. Ker homoliza vezi zahteva energijo, faza iniciacije verige zahteva toploto ali svetlobo.
Nekatere spojine so zelo aktivne in zlahka proizvajajo aktivne proste radikale delcev, ki jih imenujemo iniciatorji. Prosti radikali lahko včasih nastanejo z REDOX reakcijami prenosa enega elektrona. Stopnja verižnega prenosa je stopnja transformacije iz enega prostega radikala v drugega, kot štafeta, prosti radikali se nenehno prenašajo naprej, kot veriga eden za drugim, zato se imenuje verižna reakcija. Faza prekinitve verige je faza izginotja prostih radikalov. Prosti radikali se združijo in tvorijo vezi. Vsi prosti radikali izginejo in reakcija prostih radikalov se ustavi.
Za reakcijo prostih radikalov je značilno, da ni očitnega učinka topila, kislina, baza in drugi katalizatorji nimajo očitnega učinka na reakcijo, ko je v reakcijskem sistemu kisik (ali so nekatere nečistoče, ki lahko ujamejo proste radikale), reakcija pogosto indukcijsko obdobje.
Reakcija termičnega razpokanja
V odsotnosti kisika se vez ogljik-ogljik v alkanih pri visokih temperaturah (približno 800 stopinj C) zlomi in velike molekularne spojine se pretvorijo v majhne, ​​kar se imenuje piroliza. Po predelavi nafte so poleg bencina še parafini z relativno veliko molekulsko maso, kot sta kerozin in dizel; Z reakcijo termičnega krekinga se lahko pretvori v spojine z majhnimi molekulami, kot so bencin, metan, etan, etilen in propilen. Postopek je zelo zapleten, kompleksni pa so tudi izdelki. Pretrgajo se lahko tako vezi ogljik-ogljik kot vezi ogljik-vodik, prekinitev pa lahko nastane na sredini molekule ali na eni strani molekule. Večja kot je molekula, lažje jo je zlomiti, molekulo po vročem krekiranju pa je mogoče ponovno vroče krekirati. Reakcijski mehanizem reakcije vročega krekinga je reakcija prostih radikalov pod vplivom toplote, uporabljena surovina pa je mešanica.
Prosti radikali, ki nastanejo po termičnem krekiranju, se lahko vežejo drug na drugega. Prosti radikali, ki nastanejo pri termičnem krekingu, se lahko prekinejo tudi prek CH vezi, da nastanejo alkeni.
Skupni rezultat je termično krekiranje velikih molekul alkanov v manjše alkane in alkene. To reakcijo je težko izvesti v laboratoriju, vendar je zelo pomembna v industriji. Pri industrijskem vročem krekiranju se parafin zmeša z vodno paro v cevi skozi grelno napravo na približno 800 stopinj, nato pa se ohladi na 300 ~ 400 stopinj, kar se zaključi v manj kot eni sekundi, nato pa se produkti vročega krekinga ločijo z metoda zamrzovanja. S to reakcijo je mogoče pridobiti surovine, kot so plastika, guma in vlakna.
Na primer, reakcija termičnega krekinga s katalizatorjem lahko zniža temperaturo, vendar reakcijski mehanizem ni reakcija prostih radikalov, temveč ionska reakcija.
Reakcija oksidacije in zgorevanje
V življenju se pogosto srečujemo s tem pojavom, ljudje imajo v starosti gube, gumijasti izdelki po dolgem času postanejo trdi in lepljivi, plastični izdelki po dolgem času postanejo trdi in lahko pokajo, jedilno olje pa se po dolgem času pokvari. Ti pojavi se imenujejo staranje. Proces staranja je zelo počasen, razlog za staranje pa je v tem, da kisik v zraku vstopa v različne molekule z aktivnim vodikom in pride do avtooksidacije, nato pa do drugih reakcij.
Vse alkane je mogoče zažgati, pri popolnem zgorevanju pa se reaktanti popolnoma uničijo, pri čemer nastaneta ogljikov dioksid in voda ter se sprosti veliko toplote.
Pri gorenju je plamen svetlo moder, ni svetel.