Reação de radicais livres

RKA4JL - Olá, meu amigo e minha amiga. Vamos ver o tipo de reação que ocorre se a gente colocar o metano em contato com o cloro. Então, vamos desenhar o metano aqui. "Met" é um carbono só, sua ligação é simples e ele é ligado a hidrogênios. Lembrando que o carbono faz as suas quatro ligações. Vamos colocar aqui os átomos de cloro. O cloro é da família 7A, só lembrando. Então, ele faz uma ligaçãozinha com outro átomo de cloro. Muito bem. Se a gente não colocar nenhuma energia extra aqui e nem luz ultravioleta, não vai acontecer nada entre essas moléculas, porque elas são estáveis. Mas se a gente colocar uma energia extra, que pode ser na forma de calor, fazendo com que elas vibrem mais e se choquem umas contra as outras (vou colocar luz ultravioleta), o que aconteceria? Iria ocorrer a quebra desses átomos de cloro. Muito bem. Vamos desenhar os elétrons de valência nesses átomos. Nós vimos que o cloro é da família 7A: um, dois, três, quatro, cinco, seis, e aqui é o elétron da ligação. O outro cloro (vamos colocar aqui em magenta), um, dois, três, quatro, cinco, seis e sete. Então aí estão os elétrons de valência do cloro. Muito bem. Se a gente adicionar calor, o que vai acontecer com os elétrons aqui desse composto? Nesse elétron aqui do cloro, o que vai acontecer? Vai ocorrer a quebra da ligação e esse elétron vai ficar com o cloro. Então, esse elétron aqui, esse primeiro átomo do cloro vai ficar com o cloro e o elétron do segundo átomo do cloro vai ficar com o outro átomo do cloro, ou seja, cada um vai ficar com o seu elétron de origem. Muito bem. Mas depois de tudo isso, o que aconteceria? O que nós teríamos? Vou ter o metano. Nós não mexemos nele, não aconteceu nada com ele, então vamos desenhá-lo. CH₄. Nós vamos ter o metano: um, dois, três e quatro átomos de hidrogênio, OK? E nós vamos ter os átomos de cloro separados, então vamos colocá-los, cada um com seus elétrons. Vou colocar o primeiro átomo de cloro aqui. Ele está com seus sete elétrons: um, dois, três, quatro, cinco, seis e sete. O outro átomo de cloro também está com seus sete elétrons: um, dois, três, quatro, cinco, seis, sete. Observamos que cada um deles tem um elétron desemparelhado. Esse elétron desemparelhado é extremamente reativo, muito, muito reativo. Eles são chamados de radicais livres. Vamos escrever aqui, radicais livres. Nós já ouvimos falar, com certeza, sobre isso, sobre radical livre: são moléculas extremamente reativas que têm um elétron desemparelhado. Não somente um átomo de cloro, mas qualquer molécula que tenha um elétron desemparelhado disponível para ligar se torna um radical livre. E é uma substância que não é interessante estar no nosso organismo. Como eles são extremamente reativos, podem interagir com DNA e provocar mutações, podendo levar até ao processo de câncer. Muito bem. Como nós vimos que é necessário fornecer energia para ocorrer a quebra dessa ligação, vamos anotar aqui que teve a presença da energia. Então, o processo endotérmico tem que absorver calor para acontecer. E essa etapa da separação dos átomos de cloro, com cada um ficando com seu elétron desemparelhado, chama-se etapa de iniciação. Esse tipo de reação precisa de um pouco de energia para começar a reagir e uma vez iniciada, começa uma reação em cadeia. Então, o radical livre reage com outra coisa, cria outro radical livre e assim vai até reagir tudo. E é por isso que é tão perigoso para o nosso sistema biológico. Eu disse que eles reagem muito, os radicais livres, mas e agora, o que vai acontecer? Muito bem. O cloro está com seu elétron disponível, desemparelhado, extremamente ávido para se ligar com alguém. Ele vai se aproximar do metano, e o que vai acontecer com um dos hidrogênios do metano? Então, nós temos aqui esse hidrogênio com um elétron ligado ao outro elétron do carbono, fazendo aqui a ligação, e o que vai ocorrer? O elétron do cloro vem para cá e vai interagir (deixe-me fazer uma meia flecha para demonstrar que não tem nenhuma transferência), ele vai interagir com o elétron do hidrogênio. Então, eles vão fazer uma ligaçãozinha entre os dois. Vamos desenhar aqui o hidrogênio. Ele está aqui com o elétron dele (deixe-me colocar aqui o elétron dele), ligado ao elétron do cloro. Joia? Só completando a camada de valência do cloro: um, dois, três, quatro, cinco, seis e sete. Muito bem. Então, foi isso o que aconteceu. Agora, como houve a quebra dessa ligação e o carbono ficou com o elétron livre, gerou um outro radical livre. Então esse é o processo de gerar outro radical e ocorrer a reação em cadeia, formando um novo radical livre. Esse processo se chama processo de propagação. Então, vamos anotar aqui, etapa de propagação. Muito bem. Nós temos, agora, dois radicais livres. Esse radical livre e o outro cloro, que também está morrendo de vontade de ligar ou interagir. Então, vou desenhá-lo aqui com seus sete elétrons e o elétron desemparelhado dele aqui. Você deve estar pensando: ”O que esse radical livre vai fazer?” A gente vai imaginar que ele vai reagir rapidamente com esse outro cloro, que é um radical livre, pois os dois estão ávidos e morrendo de vontade de reagir. Mas acontece que, como em uma solução tem milhões de moléculas de cloro, então a chance de esse cloro reagir com esse radical livre é muito baixa. É muito mais provável ele se chocar com outra molécula de cloro, então vamos desenhar aqui uma outra molécula de cloro. Está aqui o cloro, família 7A, um, dois, três, quatro, cinco, seis e sete, ligando com outro cloro também, então um, dois, três, quatro, cinco, seis e sete, e aqui a ligaçãozinha entre os dois. Muito bem. Então, o que vai acontecer? Esse elétron de valência do cloro vai interagir com esse elétron de valência do radical que veio do metano. Eles vão se ligar formando esse seguinte composto. Então, tem o carbono ligado com os três hidrogênios, um, dois e três. Aqui tem o elétron que estava desemparelhado, e ele vem e liga-se ao elétron desemparelhado do cloro, ocorrendo, então, a ligaçãozinha aqui. Vamos desenhar o cloro com seu sete elétrons, um, dois, três, quatro, cinco, seis e está aqui o elétron de valência, no qual está ocorrendo a ligação. Esse composto chama-se clorometano. Muito bem, e o que ficou? Ficou o outro radical livre do cloro formado, então, um, dois, três, quatro, cinco, seis e sete. Essa também chama-se etapa de propagação. Vamos colocar aqui, etapa de propagação. Está aí, então. Temos, ainda, esse radical livre aqui. Então tem o cloro e os seus sete elétrons. Vamos colocar aqui, um, dois, três, quatro, cinco, seis e sete, o elétron desemparelhado, que caracteriza o radical livre. Então, o que acontece? Cada vez mais, vão se formando radicais livres, certo? Quando a concentração desses radicais livres for muito alta, o que vai acontecer? Eles começam a reagir entre si, em vez de ocorrer essa etapa aqui, de propagação. Só que essa etapa de propagação dura muito tempo. apenas quando tivermos uma "sopa" de radicais livres você vai veruma reação entre eles, como estes radicais metil reagindo entre si. Então, vamos dar uma olhadinha aqui. Vamos colocar os radicais metil. Então, está aí: o carbono ligado aos três hidrogênios, certo? E o elétron desemparelhado dele. O outro radical livre, o carbono ligado aos outros três hidrogênios e o seu elétron desemparelhado. Então, o que vai acontecer? Esse elétron vem para cá, e esse aqui vem para formar a ligação. Então, vai ocorrer uma ligação entre eles. A gente vai ter C ligado com C (deixe-me só colocar os três hidrogênios aqui), três hidrogênios e três hidrogênios formando o etano. Joia? Isso chama-se etapa de terminação. Nessa etapa de terminação é importante que dois radicais livres se anulem mutuamente. Então ocorre o processo de diminuição da concentração de radicais livres na solução. Os cloros também se anulam. Joia? Então o que vai acontecer? Nós temos aqui um cloro, que a gente viu, os cloros com radicais livres, ligando-se com outro cloro, que é um outro radical livre. Então esse aqui fornece esse elétron, esse fornece o outro e ocorre a ligaçãozinha entre os dois cloros, também anulando esses dois radicais livres. Também pode ocorrer a anulação do radical metil, que é o CH₃, com o cloro. Então, ocorre isso e, também, o metil fornece esse elétron, o cloro fornece o outro e ele se ligam formando esse composto, que é o clorometano. Lembrando que, para isso ocorrer, a concentração de radicais livres na solução tem que ser muito grande. Outra coisa que pode acontecer é esse clorometano (vamos desenhar a estrutura dele aqui), estar bastante disponível em solução. O que vai acontecer? Ele vai acabar reagindo com o radical livre do cloro (deixe-me vou colocar aqui o radical livre do cloro). Como essa reação vai acontecer? O cloro fornece esse elétron livre para ligar e um dos hidrogênios, vou escolher esse aqui de cima, fornece o outro elétron para fazer a ligação. E o elétron do carbono, que estava ligado ao hidrogênio, volta para o carbono, formando um radical livre do cloro. Então, o que nós vamos ter aqui? Nós vamos ter o H ligado ao Cl, ocorreu a ligação do H com o Cl, e como vai ficar o radical livre do cloro? Então nós temos aqui o C, o H, outro H, o Cl e o elétron disponível aqui. Muito bem. Esse radical livre do cloro pode reagir com outra molécula do cloro, então vamos desenhar essa molécula aqui. O que vai acontecer? Vai fornecer um elétron a esse cloro e vai acabar se juntando com esse elétron disponível aqui do carbono, produzindo um composto duplamente clorado. Então vamos desenhar ele aqui, C, H, H, entrou um cloro aqui em cima e já tinha um outro cloro aqui, formando um metano duplamente clorado. Ficou aqui o cloro com esse elétron disponível, surgindo um outro radical livre do cloro. E isso pode continuar acontecendo se a gente tiver clorometano disponível e radicais de cloro disponíveis. O cloro vai sendo adicionado aos outros hidrogênios aqui do metano. Mas a ideia geral que eu queria mostrar é que, uma vez iniciada a reação de radicais livres, essa primeira etapa aqui requer um pouco de energia para quebrar a ligação cloro-cloro. Mas, uma vez que isso acontece, esses cloros liberados, esses cloros ativos ou de radicais livres, como eles são extremamente reativos, começam a reagir com outras moléculas, liberando mais radicais livres e começa a reação em cadeia. Muito bem. Essa ligação que eu vi aqui, que a gente viu, ela necessita de uma certa quantidade de energia para quebrar. Mas na etapa de propagação, o que acontece? Para a gente quebrar essa ligação, é exigida uma quantidade de energia menor, ela é quase neutra, e cria-se energia na ligação do H com Cl. Então, coisas como essa de formar a ligação vai tornando esse processo exotérmico. Como várias ligações vão sendo formadas, ocorre uma certa liberação de quantidades de energia, mesmo lembrando que, no início, no primeiro processo, nós temos que fornecer energia para quebrar o primeiro átomo de cloro, liberando o primeiro radical livre.