Metanın halojenlerle yer değiştirme tepkimeleri, serbest radikal mekanizması üzerinden ilerleyen zincirleme reaksiyonlardır. Bu mekanizma üç ana basamaktan oluşur:
- Başlama (Initiation) Basamağı: Bu basamakta, genellikle ısı veya ışık enerjisiyle, kararlı bir molekül homolitik olarak parçalanarak serbest radikaller oluşturur. Serbest radikaller, eşleşmemiş elektronlara sahip, oldukça reaktif türlerdir.
- Yürütme (Propagation) Basamakları: Bu basamaklarda, bir serbest radikal kararlı bir molekülle tepkimeye girerek yeni bir serbest radikal ve yeni bir kararlı ürün oluşturur. Bu basamaklar zincirin devamlılığını sağlar, yani radikal sayısı net olarak değişmez (bir radikal girer, bir radikal çıkar).
- Sonlandırma (Termination) Basamakları: Bu basamaklarda, iki serbest radikal birleşerek kararlı bir molekül oluşturur. Bu birleşme, sistemdeki serbest radikal sayısını azaltır ve zincir reaksiyonunu sona erdirir.
Şimdi verilen seçenekleri inceleyelim:
- A) $X_2 \rightarrow 2X\cdot$: Bu, bir halojen molekülünün ($X_2$) iki halojen radikaline ($X\cdot$) ayrıldığı bir basamaktır. Bu, serbest radikallerin oluştuğu başlama basamağıdır.
- B) $CH_4 + X\cdot \rightarrow CH_3\cdot + HX$: Bu basamakta, bir halojen radikali ($X\cdot$) metan ($CH_4$) ile tepkimeye girerek bir metil radikali ($CH_3\cdot$) ve hidrojen halojenür ($HX$) oluşturur. Bir radikal girip bir radikal çıktığı için bu bir yürütme basamağıdır.
- C) $CH_3\cdot + X_2 \rightarrow CH_3X + X\cdot$: Bu basamakta, bir metil radikali ($CH_3\cdot$) bir halojen molekülü ($X_2$) ile tepkimeye girerek halometan ($CH_3X$) ve yeni bir halojen radikali ($X\cdot$) oluşturur. Yine bir radikal girip bir radikal çıktığı için bu da bir yürütme basamağıdır.
- D) $CH_3\cdot + X\cdot \rightarrow CH_3X$: Bu basamakta, bir metil radikali ($CH_3\cdot$) ile bir halojen radikali ($X\cdot$) birleşerek kararlı bir halometan ($CH_3X$) molekülü oluşturur. İki radikal birleşerek radikal sayısını azalttığı ve kararlı bir ürün oluşturduğu için bu bir zincir sonlandırma basamağıdır.
Cevap D seçeneğidir.
