REAÇÕES DE SUBSTITUIÇÃO

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REAÇÕES DE SUBSTITUIÇÃO
INTRODUÇÃO
As reações moleculares (isto é, as que ocorrem entre moléculas) são, em geral, mais lentas do que as reações iônicas — é o que acontece normalmente com as reações orgânicas. Nesses casos, a reação somente ocorre com a quebra de algumas ligações das moléculas iniciais e a formação de novas ligações, que irão constituir as moléculas finais. Por exemplo, a reação CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl pode ser assim esquematizada:
Torna-se muito importante saber de que maneira os átomos se ligam às moléculas orgânicas e como essas ligações podem ser quebradas e reatadas. Para alcançar esse objetivo, é necessário conhecer as principais características físico-químicas das ligações covalentes: a energia da ligação, o comprimento da ligação, o ângulo formado entre duas ligações vizinhas e a polaridade da ligação. Consideremos dois exemplos:
1° exemplo: 
Vamos comparar as duas substâncias abaixo:
2° exemplo: 
Consideremos a reação:
Trata-se de uma reação lenta, pois todas as ligações no CH4 e no Cl2 são apolares.
Vejamos agora esta outra:
Por fim e antes de iniciarmos o estudo das principais reações envolvendo os compostos orgânicos, devemos lembrar que qualquer reação nos mostra dois aspectos fundamentais:
• no primeiro membro, a equação indica como reage o composto (ou compostos) de partida; fala-se, então, em propriedades químicas do reagente;
• no segundo membro, ela indica como está sendo produzido o composto (ou compostos) final; fala-se, então, em preparação do produto final.
REAÇÕES DE SUBSTITUIÇÃO
Reações de substituição são aquelas nas quais um átomo (ou grupo de átomos) da molécula orgânica é substituído por outro átomo (ou grupo de átomos).
Acompanhe os três exemplos abaixo:
REAÇÕES DE SUBSTITUIÇÃO NOS ALCANOS
As reações de substituição mais importantes e comuns que ocorrem com os alcanos são:
A baixa reatividade é mais uma decorrência do fato de as moléculas dos alcanos serem apolares; em consequência, o outro reagente (Cl2, HNO3, H2SO4 etc.) tem mais dificuldade de atacar o alcano.
Usando-se halogênios diferentes, nota-se que o F2 é o mais reativo deles, e que a reatividade diminui na ordem Cl2, Br2, I2; na verdade, o flúor reage tão violentamente que, em geral, destrói a substância orgânica, já o iodo nem chega a reagir; desse modo, a halogenação dos alcanos limita-se, via de regra, às clorações e às bromações.
O mecanismo de radicais livres
O mecanismo da reação, nos mostra as etapas que a reação percorre. Com ele poderemos controlar melhor a reação, facilitando seu andamento e conseguindo um melhor rendimento. Como se processa, por exemplo, a reação seguinte?
As moléculas das substâncias CH4 e Cl2 são apolares, bastante estáveis e resistem à quebra de suas ligações. A energia da luz, porém, promove a seguinte quebra:
É bom relembrar que os elétrons procuram sempre se agrupar aos pares, seja nos orbitais dos átomos isolados, seja na formação de ligações covalentes. Sendo assim, os radicais livres são, em geral, muito instáveis (isto é, de vida muito curta), pois o elétron desemparelhado procura se agrupar a um parceiro. Por esse motivo, a reação continua:
Verifique que, na 2ª etapa da reação, o radical livre Cl● encontrou um parceiro, que é o H● retirado do CH4, formando o HCl. Em contrapartida, o CH4 perdeu o H● e se transformou em um novo radical livre, o H3C●. Como consequência, o H3C● parte para o ataque a uma nova molécula de Cl2, segundo:
O que acabamos de ver é um exemplo de reação que se processa pelo chamado mecanismo de radicais livres. Esse tipo de mecanismo aparece em muitas reações químicas e bioquímicas, sendo responsável, por exemplo, pela maior ou menor polimerização em certos plásticos, pelos processos de envelhecimento de nosso organismo etc.