Faça o mecanismo de bromação do propano, indicando iniciação, propagação e terminação.

Passo 1

O enunciado pede: “Faça o mecanismo de bromação do propano, indicando iniciação, propagação e terminação.”
Informações relevantes dadas (e que vamos usar):
\text{substrato: } \mathrm{CH_3CH_2CH_3} \quad(\text{propano})
\text{reagente: } \mathrm{Br_2}
Condições típicas: calor ( \Delta) ou luz ( h\nu) para gerar radicais.
Observações estruturais do propano que importam para o mecanismo:
\text{H's tipo primário (terminal): }6 \quad(\text{dois }\mathrm{CH_3})á
\text{H's tipo secundário (central): }2 \quad(\text{do }\mathrm{CH})á
Nada mais foi pedido; agora vamos construir o mecanismo radical passo a passo, explicando cada conceito.

Passo 2

Iniciação — o que é e por que acontece here:
Explicação rápida e didática: iniciação é o passo que gera os radicais que “começam” a cadeia. No caso da bromação, a ligação \mathrm{Br-Br} se quebra homoliticamente sob luz ou calor, formando dois radicais brometo. Homólise significa que cada átomo recebe um elétron da ligação, ficando com um elétron não pareado (radical). A equação é:
\mathrm{Br_2 \xrightarrow{h\nu\\ \text{ou}\\ \Delta} 2\,Br\cdot}
O radical \mathrm{Br\cdot} é altamente reativo e vai abstrair hidrogênios do propano no primeiro passo de propagação.

Passo 3

Propagação — primeiro passo (abstração de H por \mathrm{Br\cdot}):
Explicação: o radical \mathrm{Br\cdot} tira um átomo de hidrogênio do propano formando \mathrm{HBr} e deixando um radical alquila no propano. Existem duas possibilidades (abstração de um H primário ou de um H secundário). Escrevemos as duas reações possíveis:
abstração do H secundário (do carbono central), formando radical secundário:
\mathrm{Br\cdot + CH_3CH_2CH_3 \longrightarrow HBr + CH_3CH\cdot CH_3}
abstração de um H primário (em uma extremidade), formando radical primário:
\mathrm{Br\cdot + CH_3CH_2CH_3 \longrightarrow HBr + CH_3CH_2CH_2\cdot}
Didática sobre estabilidade de radicais (por que isso importa):
  • Radicais mais substituídos (mais ligados a outros carbonos) são mais estáveis devido a efeitos de hiperconjugação e estabilização eletrônica.
  • O radical secundário \mathrm{CH_3CH\cdot CH_3} é mais estável que o radical primário \mathrm{CH_3CH_2CH_2\cdot}.
  • Para bromação, a etapa de abstração de H é relativamente endotérmica e com energia de ativação considerável; isso torna a brominação seletiva: o radical brometo prefere abstrair o H que leva ao radical mais estável (o secundário). Em termos práticos, o produto 2-bromopropano predominará muito sobre 1-bromopropano.
Exemplo numérico (como estimar distribuição de produtos):
Se usarmos uma razão de reatividade típica (aproximada) para brominação \text{1º}:\text{2º} \approx 1:80ºº (valor aproximado usado para entender seletividade), multiplicamos pelo número de hidrogênios disponíveis:
\text{contribuição primária} = 6\times 1 = 6çãá
\text{contribuição secundária} = 2\times 80 = 160çãá
Frações aproximadas:
\text{1-bromopropano}\approx \frac{6}{6+160}\approx 3{,}6\%,\quad \text{2-bromopropano}\approx \frac{160}{166}\approx 96{,}4\%
Isso ilustra que a bromação do propano dá quase exclusivamente \mathrm{2\text{-}bromopropano}.

Passo 4

Propagação — segundo passo (captação de \mathrm{Br} por radical alquila e regeneração do radical brometo):
Explicação: o radical alquila reage com uma molécula de \mathrm{Br_2} para formar o brometo orgânico (produto) e regenerar um radical \mathrm{Br\cdot}. Assim a cadeia continua. Escrevemos as duas reações correspondentes aos dois radicais possíveis:
para radical secundário:
\mathrm{CH_3CH\cdot CH_3 + Br_2 \longrightarrow CH_3CH(Br)CH_3 + Br\cdot}
para radical primário:
\mathrm{CH_3CH_2CH_2\cdot + Br_2 \longrightarrow CH_3CH_2CH_2Br + Br\cdot}
Didática sobre o papel de regenerar \mathrm{Br\cdot}:
A regeneração de \mathrm{Br\cdot} faz com que o processo seja uma reação em cadeia — um radical inicia uma sequência de passos que produzem produto e um novo radical, permitindo muitas turnovers até que terminação ocorra.

Passo 5

Resumo do ciclo de propagação (visualização do ciclo):
  • \mathrm{Br\cdot} abstrai H de \mathrm{CH_3CH_2CH_3} → forma \mathrm{HBr} + radical alquila.
  • radical alquila reage com \mathrm{Br_2} → forma \mathrm{RBr} (produto) + \mathrm{Br\cdot} (regenerado).
    Isto é o ciclo que mantém a reação em andamento.

Passo 6

Terminação — como a cadeia termina e quais produtos colaterais podem surgir:
Explicação: terminação são passos onde dois radicais se combinam e removem radicais reativos do sistema, reduzindo a velocidade da reação de cadeia. Principais possibilidades:
combinação de dois bromos:
\mathrm{Br\cdot + Br\cdot \longrightarrow Br_2}
combinação de radical alquila com radical brometo (gera RBr — forma produto, mas termina a cadeia localmente):
\mathrm{R\cdot + Br\cdot \longrightarrow RBr}
combinação de dois radicais alquila (dimerização), produzindo um alcano dimerizado:
\mathrm{R\cdot + R\cdot \longrightarrow R\!-\!R}
Exemplo concreto: dois radicais \mathrm{CH_3CH_2CH_2\cdot} podem combinar e formar \mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3} (n-hexano) — esse é um produto menor e indesejado que pode aparecer por terminação.

Passo 7

Equações globais e produto principal:
As equações globais para cada produto principal (mostrando coproducto \mathrm{HBr}) são:
\mathrm{CH_3CH_2CH_3 + Br_2 \longrightarrow CH_3CH(Br)CH_3 + HBr}
\mathrm{CH_3CH_2CH_3 + Br_2 \longrightarrow CH_3CH_2CH_2Br + HBr}
Mas, pela seletividade explicada, o produto majoritário é \mathrm{2\text{-}bromopropano} (aproximadamente >95\% nas condições típicas de bromação radicalar), e \mathrm{1\text{-}bromopropano} aparece em pequena fração.

Passo 8

Dicas rápidas para prova (memorização e reconhecimento):
  • Iniciação: \mathrm{Br_2 \xrightarrow{h\nu/\Delta} 2\,Br\cdot}.
  • Propagação: (1) abstração de H por \mathrm{Br\cdot} formando \mathrm{HBr} e radical alquila; (2) radical alquila + \mathrm{Br_2} \mathrm{RBr} + Br\cdot.
  • Terminação: combinações de radicais: \mathrm{Br\cdot + Br\cdot}, \mathrm{R\cdot + Br\cdot}, \mathrm{R\cdot + R\cdot}.
  • Lembre-se: bromação é mais seletiva que cloração; favorece o átomo de hidrogênio que gera o radical mais estável (no propano, o H secundário), portanto produto principal é \mathrm{2\text{-}bromopropano}.
  • Condições na resposta de prova: cite h\nu ou \Delta para iniciar o processo radicalar.

Resposta

\text{Iniciação: }\mathrm{Br_2 \xrightarrow{h\nu\\ \text{ou}\\ \Delta} 2\,Br\cdot}çã
\text{Propagação (abstração de H): }\mathrm{Br\cdot + CH_3CH_2CH_3 \longrightarrow HBr + CH_3CH\cdot CH_3}çãçã
\text{Propagação (captura de Br): }\mathrm{CH_3CH\cdot CH_3 + Br_2 \longrightarrow CH_3CH(Br)CH_3 + Br\cdot}çã
\text{(alternativa menor: }\mathrm{Br\cdot + CH_3CH_2CH_3 \longrightarrow HBr + CH_3CH_2CH_2\cdot}\text{ e }\mathrm{CH_3CH_2CH_2\cdot + Br_2 \longrightarrow CH_3CH_2CH_2Br + Br\cdot)}
\text{Terminação: }\mathrm{Br\cdot + Br\cdot \longrightarrow Br_2,\quad R\cdot + Br\cdot \longrightarrow RBr,\quad R\cdot + R\cdot \longrightarrow R\!-\!R}çã
Produto principal: \mathrm{CH_3CH(Br)CH_3} (2-bromopropano), produto minoritário: \mathrm{CH_3CH_2CH_2Br} (1-bromopropano).

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