Αντίδραση ελεύθερων ριζών

Ορισμός και δομή των ελεύθερων ριζών άνθρακα
Όταν ένας δεσμός χωρίζεται, παράγει άτομα ή ομάδες με μόνα ηλεκτρόνια, τα οποία ονομάζονται ελεύθερες ρίζες. Μια ελεύθερη ρίζα με ένα μόνο ηλεκτρόνιο σε ένα άτομο υδρογόνου ονομάζεται ρίζα υδρογόνου. Μια ελεύθερη ρίζα με ένα μόνο ηλεκτρόνιο σε ένα άτομο άνθρακα ονομάζεται ρίζα άνθρακα. Μια ελεύθερη ρίζα υδρογόνου και μια ελεύθερη ρίζα αλκυλίου (ελεύθερη ρίζα άνθρακα) παράγονται όταν ο δεσμός CH σε ένα αλκάνιο είναι ομόλυση. Το υβρίδιο ελεύθερης ρίζας άνθρακα sp2, τρία υβριδικά τροχιακά sp2 έχουν μια επίπεδη δομή τριγώνου, κάθε υβριδικό τροχιακό sp2 και άλλα ατομικά τροχιακά με αξονική επικάλυψη για να σχηματίσουν έναν δεσμό σ, το τροχιακό δεσμού έχει ένα ζεύγος αντίθετων ηλεκτρονίων σπιν. Ένα τροχιακό p είναι κάθετο σε αυτό το επίπεδο και το τροχιακό p καταλαμβάνεται από ένα μοναχικό ηλεκτρόνιο.
2. Ενέργεια διάστασης δεσμών και σταθερότητα ρίζας άνθρακα
(1) ενέργεια διάστασης δεσμού
Τα άτομα σε ένα μόριο κάνουν πάντα μικροσκοπικές δονήσεις γύρω από τις θέσεις ισορροπίας τους, οι μοριακές δονήσεις είναι παρόμοιες με την κίνηση μιας μπάλας που συνδέεται με ένα ελατήριο, σε θερμοκρασία δωματίου, όταν τα μόρια είναι στη βασική κατάσταση, το πλάτος είναι μικρό, τα μόρια απορροφούν ενέργεια και το πλάτος αυξάνεται. Εάν απορροφηθεί αρκετή ενέργεια, το πλάτος αυξάνεται σε κάποιο βαθμό, ο δεσμός σπάει και η θερμότητα που απορροφάται είναι η ενθαλπία (ΔΗ) της αντίδρασης διάστασης δεσμού και η ενέργεια του δεσμού, ή ενέργεια διάστασης δεσμού, εκφράζεται στο Ed.
(2) Σταθερότητα ελεύθερων ριζών άνθρακα
Η σταθερότητα της ρίζας αναφέρεται στη σταθερότητα της μητρικής της ένωσης, η οποία είναι πολύ πιο ασταθής από τη μητρική ένωση και λιγότερο σταθερή από τη μητρική ένωση. Από τα παραπάνω δεδομένα ενέργειας διάστασης του δεσμού CH, μπορεί να φανεί ότι η ενέργεια διάστασης του δεσμού CH στο CH4 είναι η μεγαλύτερη και η πρώτη ένωση της ίδιας σειράς είναι συχνά σχετικά ειδική. Η ενέργεια διάστασης υδρογόνου των CH3CH3 και CH3CH2CH3 στον πρωτογενή άνθρακα είναι ελαφρώς χαμηλότερη από αυτή του CH4, και οι δύο σχηματίζουν πρωτογενείς ελεύθερες ρίζες. Το υδρογόνο στο δευτερεύον άτομο άνθρακα στο CH3CH2CH3 έχει χαμηλότερη ενέργεια διάστασης και σχηματίζει δευτερογενείς ελεύθερες ρίζες. Το υδρογόνο στο τριτοταγές άτομο άνθρακα στο (CH3)3CH διασπάται, το οποίο έχει τη χαμηλότερη ενέργεια διάστασης και σχηματίζει την τριτοταγή ελεύθερη ρίζα. Ένα από τα προϊόντα αυτών των αντιδράσεων διάστασης δεσμών είναι ότι είναι όλες το ίδιο, επομένως η διαφορά στην ενέργεια διάστασης του δεσμού είναι μια αντανάκλαση της διαφορετικής σταθερότητας της ρίζας άνθρακα. Όσο χαμηλότερη είναι η ενέργεια διάστασης, τόσο πιο σταθερή είναι η ρίζα άνθρακα. Επομένως, η σειρά σταθερότητας των ριζών άνθρακα είναι
3°C·>2°C·>1°C·>H3C·
Στα αλκάνια, ο δεσμός CC μπορεί επίσης να διαχωριστεί.