Réussite Haïti – Chimie NS4
Fiche 24 – Réactions de substitution (halogénation des alcanes)
Radicaux libres • Lumière UV • Substitution du H par un halogène.
Objectif : comprendre comment les alcanes réagissent avec les halogènes (Cl₂, Br₂) par substitution, et connaître les trois étapes mécanistes de la réaction.
1. Définition de la substitution
Une réaction de substitution remplace un atome par un autre dans une molécule.
Pour les alcanes :
RH + X₂ → RX + HX
- R–H = alcane
- X₂ = halogène (Cl₂ ou Br₂)
- RX = dérivé halogéné
- HX = acide halogéné
2. Conditions nécessaires
- lumière UV ou chaleur ;
- formation de radicaux libres ;
- réaction en chaîne.
Sans lumière ou chaleur, l’halogénation des alcanes ne se produit presque pas.
3. Mécanisme réactionnel (en 3 étapes)
a) Initiation
Formation de radicaux libres :
Cl₂ → 2 Cl·
b) Propagation
Deux étapes qui se répètent :
Cl· + RH → R· + HCl
R· + Cl₂ → RCl + Cl·
R· + Cl₂ → RCl + Cl·
Le radical Cl· est régénéré → réaction en chaîne.
c) Terminaison
Les radicaux s’annulent :
- Cl· + Cl· → Cl₂
- R· + Cl· → RCl
- R· + R· → R–R
4. Sélectivité
- Le brome (Br₂) est plus sélectif que le chlore.
- Le chlore réagit plus vite mais donne des mélanges de produits.
5. Exemple type : halogénation du méthane
CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl
Produit principal : chlorure de méthyle.
6. Applications
- fabrication de solvants halogénés ;
- production de plastiques PVC (à partir de radicaux chloroalkylés) ;
- chimie industrielle.
7. Points essentiels
- Les alcanes réagissent par substitution, pas par addition.
- Besoin d’UV pour former des radicaux libres.
- Mécanisme en 3 étapes : initiation → propagation → terminaison.
- Formule générale : RH + X₂ → RX + HX.
- Br₂ est plus sélectif que Cl₂.