A reação de 1 mol de \mathrm{Cl}_{2} como 1 mol de um alcano é uma reação de substituição em que átomo Cl substitui um átomo H formando uma molécula de HCl . Quais os produtos da reação de 1 mol de \mathrm{Cl}_{2} com 1 mol de:
(d) \mathrm{C}_{4} \mathrm{H}_{10}

Passo 1

O enunciado diz que 1 mol de \mathrm{Cl}_{2} reage com 1 mol de um alcano por substituição radicalar, em que um átomo de H do alcano é trocado por Cl, formando HCl. O conteúdo é halogenação radicalar de alcanos, em que a reação geral é
\mathrm{R–H} + \mathrm{Cl}_{2} \longrightarrow \mathrm{R–Cl} + \mathrm{HCl}.

Passo 2

No caso de \mathrm{C}_{4}\mathrm{H}_{10} (butano), existem dois tipos de hidrogênios:
\bullet Primários (nas duas extremidades -\mathrm{CH}_{3}), totalizando 6 H.
\bullet Secundários (no -\mathrm{CH}_{2}- interno), totalizando 4 H.
Substituindo, obtemos dois produtos de organoclorado:
\begin{cases} \text{1-clorobutano: } \mathrm{CH}_{3}-\mathrm{CH}_{2}-\mathrm{CH}_{2}-\mathrm{CH}_{2}\mathrm{Cl},\\\ \text{2-clorobutano: } \mathrm{CH}_{3}-\mathrm{CH}(\mathrm{Cl})-\mathrm{CH}_{2}-\mathrm{CH}_{3}. \end{cases}

Passo 3

A probabilidade de substituir um H depende do número de H e da estabilidade do radical formado. Admitindo que o radical secundário é \approx3{,}8 vezes mais reativo que o primário, temos fatores:
k_{1^\circ}=1,\quad k_{2^\circ}=3{,}8.

Passo 4

O peso de cada caminho é
W_{1^\circ}=6\times k_{1^\circ}=6,\quad W_{2^\circ}=4\times k_{2^\circ}=4\times3{,}8=15{,}2,
e a soma total é 6+15{,}2=21{,}2. Assim as frações molares são
x_{1^\circ}=\frac{6}{21{,}2}\approx0{,}283,\qquad x_{2^\circ}=\frac{15{,}2}{21{,}2}\approx0{,}717.

Passo 5

Como entra 1 mol de \mathrm{Cl}_{2}, sai 1 mol de HCl e 1 mol de organoclorado distribuído entre 1-Cl e 2-Cl:
n(\text{1-clorobutano})=0{,}283\;\text{mol},\quad n(\text{2-clorobutano})=0{,}717\;\text{mol},\quad n(\mathrm{HCl})=1{,}000\;\text{mol}.

Resposta

A mistura contém aproximadamente
0,283 mol de 1-clorobutano,
0,717 mol de 2-clorobutano,
e 1,000 mol de HCl.

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