A cloração do etano ( \mathbf{C H}_{\mathbf{3}}-\mathbf{C H}_{\mathbf{3}} ) sob luz UV forma cloroetano ( \mathbf{C H}_{\mathbf{3}}-\mathbf{C H}_{\mathbf{2}} \mathbf{C l} ).
a) Escreva as etapas do mecanismo radicalar (iniciação, propagação e terminação).
b) Por que a cloração de alcanos em atmosferas urbanas pode ser um problema ambiental?
Dica: Relacione com a formação de compostos orgânicos voláteis (VOCs) e sua participação na formação de ozônio troposférico.

Passo 1

O enunciado pede o mecanismo radicalar da cloração do etano \mathrm{CH_3\!-\!CH_3} sob luz UV, que gera o cloroetano \mathrm{CH_3\!-\!CH_2Cl}. O conteúdo é halogenação radicalar de alcanos, que envolve três fases: iniciação (formação de radicais), propagação (transferência de átomos) e terminação (combinação de radicais).

Passo 2

Iniciação: a luz UV provoca a clivagem homolítica da molécula de cloro, gerando dois radicais cloro.
\mathrm{Cl_2} \xrightarrow{\text{UV}} 2\,\mathrm{Cl}^\bullet

Passo 3

Propagação – etapa 1: o radical cloro abstrai um átomo de hidrogênio do etano, formando cloreto de hidrogênio e um radical etila.
\mathrm{Cl}^\bullet + \mathrm{C_2H_6} \;\longrightarrow\; \mathrm{HCl} + \mathrm{C_2H_5}^\bullet

Passo 4

Propagação – etapa 2: o radical etila reage com outra molécula de \mathrm{Cl_2}, gerando cloroetano e regenerando o radical cloro, mantendo a cadeia.
\mathrm{C_2H_5}^\bullet + \mathrm{Cl_2} \;\longrightarrow\; \mathrm{C_2H_5Cl} + \mathrm{Cl}^\bullet

Passo 5

Terminação: dois radicais quaisquer se combinam, encerrando cadeias radicais. Exemplos:
\mathrm{Cl}^\bullet + \mathrm{Cl}^\bullet \;\longrightarrow\; \mathrm{Cl_2}
\mathrm{C_2H_5}^\bullet + \mathrm{Cl}^\bullet \;\longrightarrow\; \mathrm{C_2H_5Cl}
2\,\mathrm{C_2H_5}^\bullet \;\longrightarrow\; \mathrm{C_4H_{10}}

Passo 6

A cloração de alcanos em atmosferas urbanas libera radicais e gera compostos orgânicos voláteis (VOCs), incluindo haletos. Esses VOCs participam de reações fotoquímicas com óxidos de nitrogênio ( \mathrm{NO_x}), produzindo ozônio troposférico ( \mathrm{O_3}), componente principal do smog fotoquímico. O excesso de ozônio na troposfera causa problemas respiratórios e degrada materiais.

Resposta

a)
Iniciação:
\mathrm{Cl_2} \xrightarrow{\text{UV}} 2\,\mathrm{Cl}^\bullet
Propagação:
\mathrm{Cl}^\bullet + \mathrm{C_2H_6} \to \mathrm{HCl} + \mathrm{C_2H_5}^\bullet
\mathrm{C_2H_5}^\bullet + \mathrm{Cl_2} \to \mathrm{C_2H_5Cl} + \mathrm{Cl}^\bullet
Terminação (exemplos):
\mathrm{Cl}^\bullet + \mathrm{Cl}^\bullet \to \mathrm{Cl_2}
\mathrm{C_2H_5}^\bullet + \mathrm{Cl}^\bullet \to \mathrm{C_2H_5Cl}
2\,\mathrm{C_2H_5}^\bullet \to \mathrm{C_4H_{10}}
b) Porque gera VOCs e haletos que, junto com \mathrm{NO_x}, formam ozônio na troposfera, agravando o smog fotoquímico e afetando a saúde e o meio ambiente.

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