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Lorsque l’éthane et le brome sont mélangés et éclairés par une lumière ultraviolette, ils réagissent ensemble dans une réaction de substitution. L’équation incomplète équilibrée de cette réaction nous est donnée. C2H6 plus Br2 réagissent pour former X plus HBr. Déterminer la stoechiométrie et la formule moléculaire du produit X.
Une réaction de substitution est définie comme un type de réaction où une partie d’une molécule est retirée et remplacée par autre chose. Ce type de réaction peut impliquer la substitution d’un seul atome comme le brome, le chlore ou l’iode. Ces réactions peuvent également mettre en jeu des groupes fonctionnels entiers, tels que des groupes diazo ou tosyle. Une fonction est un groupe d’atomes dans une molécule avec un agencement de liaison particulier. Les groupes diazo et tosyle, par exemple, sont des groupes à plusieurs atomes qui forment des liaisons faibles avec le carbone et qui sont facilement déplacés lors de réactions de substitution.
Dans cette question, nous faisons réagir l’éthane, un alcane, avec le brome, qui est un halogène. C’est un exemple de réaction de substitution d’alcanes par un halogène élémentaire, qui est la réaction de substitution la plus courante mettant en jeu les alcanes. Dans ces réactions, on fait réagir un alcane avec un halogène élémentaire pour former un haloalcane et un halogénure d’hydrogène. Dans une réaction de mono-substitution, un atome d’hydrogène de chacune des molécules d’alcane sera substitué, d’où son nom de réaction de mono-substitution. Et on obtient comme produit un alcane monohalogéné et un halogénure d’hydrogène.
Un exemple de ce type de réaction est la réaction du propane avec le chlore élémentaire. Dans cette réaction, l’un des hydrogènes du propane - un hydrogène terminal par exemple - est remplacé par l’un des atomes de chlore du chlore élémentaire. Et les produits 1-chloropropane et chlorure d’hydrogène sont formés. À ce stade, il est important de répéter que nous avons choisi pour cet exemple de substituer l’hydrogène terminal. Mais cette réaction aurait également pu se produire sur un carbone non terminal.
Dans la réaction de la question de l’éthane avec le brome élémentaire, on peut affirmer qu’on effectue une réaction de mono-substitution. En effet, on fait réagir un équivalent stoechiométrique de chacun des réactifs. On voit également qu’un équivalent de HBr est formé en tant que produit. À ce stade, on peut comparer la réaction en question avec l’exemple de réaction indiqué ci-dessous. Les deux réactions mettent en jeu un équivalent d’alcane réagissant avec un équivalent d’halogène. Et les produits sont un équivalent d’halogénure d’hydrogène, mais il manque l’autre produit haloalcane. Cela signifie que X doit représenter le produit haloalcane d’une réaction de monosubstitution.
Et donc, si on substitue l’un des atomes d’hydrogène de l’éthane à l’un des atomes de brome du brome élémentaire, on devrait pouvoir répondre à la question. Lorsque l’éthane et le brome sont mélangés et éclairés une lumière ultraviolette, ils réagissent ensemble dans une réaction de substitution. Nous avons l’équation incomplète équilibrée pour cette réaction. C2H6 plus Br2 réagissent pour former X plus HBr. Déterminer la stoechiométrie et la formule moléculaire du produit X. Et la bonne réponse est C2H5Br, avec un coefficient stœchiométrique de un.
