Sevgili öğrenciler, metanın brom ile tepkimesi, organik kimyanın temel reaksiyonlarından biri olan serbest radikal sübstitüsyonu (yer değiştirme) mekanizmasıyla gerçekleşir. Bu reaksiyon, genellikle ultraviyole (UV) ışık veya yüksek sıcaklık gibi enerji kaynakları ile başlatılır. Şimdi, bu mekanizmanın adımlarını inceleyerek hangi radikallerin oluştuğunu görelim.
- 1. Başlama (İnisiyasyon) Adımı: Bu adımda, tepkimeyi başlatacak serbest radikaller oluşur. Brom molekülü ($Br_2$), UV ışık enerjisiyle homolitik olarak (eşit şekilde) parçalanır ve iki brom radikali oluşur.
- $Br_2 \xrightarrow{UV \ ışık} 2Br•$
Bu adımda $Br•$ radikali oluşur. Dolayısıyla B seçeneği doğrudur.
- 2. Yayılma (Propagasyon) Adımları: Bu adımlar, reaksiyonun devam etmesini sağlar ve ürün oluşumuna yol açar. Bir radikal tüketilirken yeni bir radikal oluşur.
- Birinci Yayılma Adımı: Brom radikali ($Br•$), metan ($CH_4$) molekülündeki bir hidrojen atomunu kopararak metil radikali ($CH_3•$) ve hidrojen bromür ($HBr$) oluşturur.
- $CH_4 + Br• \rightarrow CH_3• + HBr$
Bu adımda $CH_3•$ radikali oluşur. Dolayısıyla A seçeneği doğrudur.
- İkinci Yayılma Adımı: Oluşan metil radikali ($CH_3•$), başka bir brom molekülü ($Br_2$) ile tepkimeye girerek bromometan ($CH_3Br$) ve yeni bir brom radikali ($Br•$) oluşturur. Bu brom radikali, reaksiyonu devam ettirir.
- $CH_3• + Br_2 \rightarrow CH_3Br + Br•$
- Daha İleri Yayılma Adımları (Çoklu Sübstitüsyon): Eğer tepkime devam ederse, oluşan bromometan ($CH_3Br$) da brom radikalleri ile tepkimeye girerek daha fazla hidrojen atomu yerine brom atomu geçirebilir.
- $CH_3Br + Br• \rightarrow CH_2Br• + HBr$
Bu adımda $CH_2Br•$ radikali oluşur. Dolayısıyla C seçeneği doğrudur.
- 3. Sonlanma (Terminasyon) Adımları: Bu adımlarda, serbest radikaller birleşerek kararlı moleküller oluşturur ve reaksiyon sona erer.
- $Br• + Br• \rightarrow Br_2$
- $CH_3• + CH_3• \rightarrow CH_3CH_3$
- $CH_3• + Br• \rightarrow CH_3Br$
Yukarıdaki mekanizma adımlarını incelediğimizde, $CH_3•$, $Br•$ ve $CH_2Br•$ radikallerinin ara ürün olarak oluştuğunu görüyoruz. Ancak, bir hidrojen radikali ($H•$) serbest halde bir ara ürün olarak oluşmaz. Hidrojen atomu, brom radikali tarafından metandan koparıldığında doğrudan $HBr$ molekülünün bir parçası haline gelir. Yani, $H•$ radikali serbest ve kararlı bir ara ürün olarak gözlenmez.
Cevap D seçeneğidir.
