Universalien freier radikalischer Reaktionen

Durch die Spaltung chemischer Bindungen entstehen freie Radikale. Durch freie Radikale ausgelöste Reaktionen werden als Reaktionen freier Radikale oder Kettenreaktionen vom Typ freier Radikale bezeichnet. Radikalreaktionen durchlaufen im Allgemeinen drei Phasen: Ketteninitiierung, Kettenausbreitung oder Kettenbildung und Kettenabbruch. Die Ketteninitiierungsphase ist die Phase der Produktion freier Radikale. Da die Homolyse der Bindung Energie erfordert, erfordert die Ketteninitiierungsphase Wärme oder Licht.
Einige Verbindungen sind sehr aktiv und erzeugen leicht aktive freie Partikelradikale, die als Initiatoren bezeichnet werden. Freie Radikale können manchmal durch REDOX-Reaktionen der Einzelelektronenübertragung erzeugt werden. Die Kettenübertragungsphase ist die Phase der Umwandlung von einem freien Radikal in ein anderes freies Radikal, ähnlich einem Staffellauf. Freie Radikale werden ständig wie eine Kette nacheinander weitergegeben, daher wird dies als Kettenreaktion bezeichnet. Die Kettenabbruchphase ist die Phase des Verschwindens freier Radikale. Freie Radikale paaren sich und bilden Bindungen. Alle freien Radikale sind verschwunden und die Reaktion der freien Radikale stoppt.
Die Reaktion freier Radikale ist durch keinen offensichtlichen Lösungsmitteleffekt gekennzeichnet. Säuren, Basen und andere Katalysatoren haben keinen offensichtlichen Einfluss auf die Reaktion. Wenn sich jedoch Sauerstoff im Reaktionssystem befindet (oder einige Verunreinigungen vorhanden sind, die freie Radikale abfangen können), ist dies bei der Reaktion häufig der Fall eine Einführungsphase.
Thermische Crackreaktion
In Abwesenheit von Sauerstoff bricht die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung in Alkanen bei hohen Temperaturen (etwa 800 Grad C) auf und große molekulare Verbindungen werden in kleine umgewandelt, eine Reaktion, die Pyrolyse genannt wird. Nach der Erdölverarbeitung gibt es neben Benzin auch Paraffin mit relativ hohem Molekulargewicht wie Kerosin und Diesel; Durch die thermische Crackreaktion kann es in niedermolekulare Verbindungen wie Benzin, Methan, Ethan, Ethylen und Propylen umgewandelt werden. Der Prozess ist sehr kompliziert und auch die Produkte sind komplex. Sowohl Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen als auch Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindungen können aufgebrochen werden, und der Bruch kann in der Mitte des Moleküls oder auf einer Seite des Moleküls erfolgen. Je größer das Molekül ist, desto leichter ist es zu brechen, und das Molekül kann nach dem Heißcracken auch erneut heiß gecrackt werden. Der Reaktionsmechanismus der Heißrissreaktion ist die Reaktion freier Radikale unter Einwirkung von Wärme, und das verwendete Rohmaterial ist eine Mischung.
Die beim thermischen Cracken entstehenden freien Radikale können sich aneinander binden. Die beim thermischen Cracken entstehenden freien Radikale können auch durch CH-Bindungen gebrochen werden, um Alkene zu erzeugen.
Das Gesamtergebnis ist die thermische Spaltung großer Alkanmoleküle in kleinere Alkane und Alkene. Diese Reaktion ist im Labor schwierig durchzuführen, in der Industrie jedoch sehr wichtig. Beim industriellen Heißcracken wird Paraffin in einem Rohr durch eine Heizvorrichtung von etwa 800 Grad mit Wasserdampf vermischt und dann auf 300 bis 400 Grad abgekühlt, was in weniger als einer Sekunde abgeschlossen ist, und dann werden die heißen Crackprodukte durch getrennt Gefriermethode. Durch diese Reaktion können Rohstoffe wie Kunststoffe, Gummi und Fasern gewonnen werden.
Beispielsweise kann die thermische Crackreaktion mit einem Katalysator die Temperatur senken, der Reaktionsmechanismus ist jedoch keine Reaktion freier Radikale, sondern eine ionische Reaktion.
Oxidationsreaktion und Verbrennung
Im Leben begegnet uns dieses Phänomen oft: Menschen haben im Alter Falten, Gummiprodukte werden nach langer Zeit hart und klebrig, Kunststoffprodukte werden nach langer Zeit hart und reißen leicht und Speiseöl verschlechtert sich nach langer Zeit. Diese Phänomene werden als Alterung bezeichnet. Der Alterungsprozess ist sehr langsam und der Grund für die Alterung liegt darin, dass der Sauerstoff in der Luft mit aktivem Wasserstoff in verschiedene Moleküle eindringt und autoxidativ auftritt und dann andere Reaktionen ablaufen.
Alle Alkane können verbrannt werden, und bei vollständiger Verbrennung werden die Reaktanten vollständig zerstört, wobei Kohlendioxid und Wasser entstehen und viel Wärme freigesetzt wird.
Beim Brennen ist die Flamme hellblau, nicht hell.