Univerzalne reakcije slobodnih radikala

Razdvajanjem kemijskih veza nastaju slobodni radikali. Reakcije potaknute slobodnim radikalima nazivaju se reakcije slobodnih radikala ili lančane reakcije tipa slobodnih radikala. Radikalske reakcije općenito prolaze kroz tri faze: inicijaciju lanca, širenje lanca ili formiranje lanca i prekid lanca. Faza inicijacije lanca je faza proizvodnje slobodnih radikala. Budući da je za homolizu veze potrebna energija, faza inicijacije lanca zahtijeva toplinu ili svjetlost.
Neki spojevi su vrlo aktivni i lako proizvode aktivne čestice slobodnih radikala, koji se nazivaju inicijatori. Slobodni radikali ponekad mogu nastati REDOX reakcijama prijenosa jednog elektrona. Faza lančanog prijenosa je faza transformacije jednog slobodnog radikala u drugi slobodni radikal, poput štafete, slobodni radikali se neprestano prenose, lančano jedan po jedan, pa se naziva lančana reakcija. Faza prekida lanca je faza nestanka slobodnih radikala. Slobodni radikali spajaju se zajedno i tvore veze. Svi slobodni radikali su nestali, a reakcija slobodnih radikala prestaje.
Reakcija slobodnih radikala karakterizirana je bez očitog učinka otapala, kiselina, baza i drugi katalizatori nemaju očit učinak na reakciju, kada u reakcijskom sustavu ima kisika (ili postoje neke nečistoće koje mogu uhvatiti slobodne radikale), reakcija često ima razdoblje indukcije.
Reakcija toplinskog pucanja
U nedostatku kisika, veza ugljik-ugljik puca u alkanima na visokim temperaturama (oko 800 stupnjeva C), a veliki molekularni spojevi se transformiraju u male, reakcija koja se naziva piroliza. Nakon prerade nafte, osim benzina, nastaju parafini relativno velike molekularne mase kao što su kerozin i dizel; Kroz reakciju toplinskog krekiranja, može se transformirati u spojeve malih molekula kao što su benzin, metan, etan, etilen i propilen. Proces je vrlo kompliciran, a složeni su i proizvodi. Mogu se prekinuti i veze ugljik-ugljik i veze ugljik-vodik, a do prekida može doći u sredini molekule ili na jednoj strani molekule. Što je molekula veća, to se lakše lomi, a molekula nakon vrućeg krekiranja također se može ponovno vruće krekirati. Mehanizam reakcije vrućeg krekiranja je reakcija slobodnih radikala pod djelovanjem topline, a korištena sirovina je smjesa.
Slobodni radikali nastali nakon toplinskog krekiranja mogu se međusobno vezati. Slobodni radikali nastali toplinskim krekiranjem također se mogu razbiti kroz CH veze da bi se proizveli alkeni.
Ukupni rezultat je toplinsko krekiranje velikih molekula alkana u manje alkane i alkene. Ovu reakciju je teško izvesti u laboratoriju, ali je vrlo važna u industriji. U industrijskom vrućem krekiranju, parafin se miješa s vodenom parom u cijevi kroz uređaj za grijanje od oko 800 stupnjeva, a zatim se hladi na 300 ~ 400 stupnjeva, što se dovršava za manje od jedne sekunde, a zatim se proizvodi vrućeg krekiranja odvajaju metoda zamrzavanja. Ovom reakcijom mogu se dobiti sirovine poput plastike, gume i vlakana.
Na primjer, reakcija toplinskog krekiranja s katalizatorom može smanjiti temperaturu, ali mehanizam reakcije nije reakcija slobodnih radikala, već ionska reakcija.
Reakcija oksidacije i izgaranje
U životu se često susrećemo s ovom pojavom, ljudi imaju bore kad ostare, proizvodi od gume nakon dugo vremena postaju tvrdi i ljepljivi, proizvodi od plastike nakon dugo vremena postaju tvrdi i lako pucaju, a jestivo ulje se nakon dugo vremena kvari. Te se pojave nazivaju starenjem. Proces starenja je vrlo spor, a razlog starenja je taj što kisik iz zraka ulazi u razne molekule s aktivnim vodikom i dolazi do autooksidacije, a potom i drugih reakcija.
Svi alkani mogu biti spaljeni, a kada potpuno sagore, reaktanti se potpuno unište, stvarajući ugljični dioksid i vodu i oslobađajući puno topline.
Kada gori, plamen je svijetloplav, nije svijetao.