Reaksi Radikal Bebas Klorinasi Metana

Apa yang dimaksud dengan radikal bebas?

Radikal bebas adalah atom atau gugus atom apa saja yang memiliki satu atau lebih elektron tidak berpasangan. Maksudnya jumlah elektron dalam atom atau gugus atom tersebut ganjil, sehingga tidak semuanya yangbisa berpasangan.

Molekul radikal tidak disebut bermuatan positif atau negatif, tetapi ia menjadi sangat reaktif karena adanya elektron tidak berpasangan ini. Untuk menulis lambang bahwa suatu ataom atau gugus atom adalah radikal bebas, maka elektron tidak berpasangan ini dilambangkan dengan satu titik.

Contoh :
Tulislah rumus lewis untuk radikal bebas :

Tanda titik pada rumus diatas menandakan elektron tidak berpasangan pada gugus atom radikal bebas. Rumus diatas disebut dengan rumus biasa untuk radikal bebas.

Untuk membuat rumus lewisnya tinggal ditampakkan semua elektron berpasangan dari atom – atom pada gugus atom diatas.

Salah satu reaksi radikal bebas yang paling umum adalah reaksi klorinasi metana dengan bantuan cahaya ultra violet (hν). Reaksi terjadi antara Cl2 dengan metana (CH4) dimana salah satu atau lebih atom H pada metana diganti oleh atom Cl dari Cl2. Reaksi ini sering juga disebut reaksi substitusi radikal bebas.

Oleh karena bisa lebih dari satu atom H metana yang dapat digantikan oleh Cl2 maka produk klorinasi metana adalah campuran dari empat senyawa sesuai dengan reaksi berikut :

CH4 + Cl2 ==> CH3Cl + CH2Cl2 + CHCl3 + CCl4 + HCl
Produk 1 2 3 4

Reaksi radikal bebas klorinasi metana (dan juga reaksi radikal bebas yang lain) berlangsung melalui tiga tahap mekanisme yaitu sebagai berikut :

Inisiasi
Pada tahap ini terjadi pembentukan awal radikal bebas dimana terjadi pemaksapisahan homolitik molekul Cl2 membentuk dua buah atom Cl radikal. Reaksi ini terjadi pada suhu yangsangat tinggi.

Propagasi
Setelah radikal bebas baru terbentuk, maka reaksi pembentukan radikal bebas lain juga akan terjadi sehingga gugus atom dan gugus atom radikal bebas menjadi banyak. Inilah yang disebut dengan tahap propagasi.

Pada reaksi klorinasi metana, radikal Cl merebut atom H dari metanan sehingga terbentuk radikal bebas metil dan HCl.

Reaksi yang terjadi :

Metil radkal yang terbentuk juga reaktif dan akan merebut atom Cl dari Cl2 yang lain. Ini adalah tahap propagasi kedua.

Pada tahap propagasi kedua ini, produk 1 sudah terbentuk yaitu CH3Cl.

Produk ini akan merebut kembali atom Cl dari Cl2 lainnya sehingga membentuk Cl radikal bebas. Cl radikal bebas yang terbentuk juga akan merebut atom H dari molekul metana yang lain sehingga terjadi lagi deret propagasi yang lain.

Selagi molekul molekul yang dibutuhkan dalam reaksi tersedia, reaksi propagasi ini akan terus menerus berulang. Banyaknya reaksi propagasi yang terjadi pada suatu reaksi radikal bebas disebut panjang rantai.

Untuk klorinasi suatu molekul hidrokarbon panjang rantainya adalah sekitar 10.000 yangartinya terjadi 10.000 kali pengulangan tahap propagasi.

Terminasi
Terminasi adalah tahap terakhir dari reaksi radikal bebas dimanan rantai popagasinya diputus oleh zat apa apa saja yang dapat mengubah molekul radikal bebas yang terbentuk menjadi stabil.

Reaksi radikal bebas klorinasi metana diputus oleh penggabungan dua molekul radikal bebas sehingga menjadi molekul yang tidak reaktif.