4CH4 + 5Cl2 → CH3Cl + CH2Cl2 + CHCl3 + CCl4 + 5H2
Untuk membuat haloalkana tunggal bergantung pada senyawa haloalkana yang akan diproduksi. Reaksinya tidak melalui reaksi substitusi, tetapi melalui beberapa tahap reaksi.
a. Pembuatan Haloform (CHX3)
Jika etanol direaksikan dengan X2 (Cl2 atau I2) dalam suasana basa (NaOH), mula-mula etanol dioksidasi menjadi etanal (aldehid). Kemudian, bereaksi dengan X2 membentuk trihaloetanal (CX3–COH). Dalam suasana basa, trihaloetanal berubah menjadi haloform. Tahap-tahap reaksinya sebagai berikut.
Senyawa karbon yang dapat dibuat menjadi senyawa haloalkana adalah senyawa yang memiliki gugus metil terikat pada atom C yang berikatan dengan atom oksigen. Rumus umumnya :
Contohnya, etanol, etanal, aseton, dan senyawa yang sejenis. Jika alkana direaksikan dengan halogen pada suhu tinggi atau adanya cahaya ultraviolet, akan terbentuk campuran alkilhalida.
|
hν
|
|
3CH4 + 6Cl2
|
→
|
CH3Cl + CH2Cl2 + CHCl3 + 6HCl
|
Reaksi antara CH4 dan Cl2 memiliki sifat-sifat khas sebagai berikut.
1) Reaksi tidak terjadi dalam keadaan gelap atau pada suhu rendah.
2) Reaksi terjadi jika ada cahaya ultraviolet atau pada suhu di atas 250 °C.
3) Sekali reaksi dimulai, reaksi akan terus berlangsung hingga pereaksi habis atau cahaya ultraviolet dihilangkan.
Hasil reaksi meliputi CH2Cl2 (diklorometana), CHCl3 (kloroform), CCl4 (karbon tetraklorida), CH3Cl (klorometana), dan C2H6. Fakta ini mengisyaratkan adanya mekanisme reaksi berantai yang melibatkan tiga proses, yaitu pemicu rantai, perambatan rantai, dan pengakhiran rantai.
1) Pemicu Rantai
Molekul Cl2 dapat dipecah menjadi sepasang atom klor dengan menyerap energi dari cahaya ultraviolet atau kalor.
Cl2 + energi → 2Cl• ΔH° = 243,4 kJ mol–1
Atom klor yang dihasilkan pada reaksi ini adalah radikal bebas sebab mengandung satu elektron tidak berpasangan.
2) Perambatan Rantai
Radikal bebas seperti atom Cl• sangat reaktif. Atom Cl• dapat mengeluarkan atom hidrogen dari CH4 membentuk HCl dan radikal CH3• Radikal CH3• selanjutnya mengeluarkan atom klor dari molekul Cl2 membentuk CH3Cl dan radikal Cl• yang baru.
CH4 + Cl• → CH3• + HCl
|
ΔH° = –16 kJ mol–1 CH
|
CH3• + Cl2 → CH3Cl + Cl•
|
ΔH° = –87 kJ mol–1 CH3Cl
|
Oleh karena atom Cl• juga dibangkitkan pada tahap kedua maka setiap atom Cl• yang bereaksi pada tahap pertama reaksi akan berkesinambungan (berantai). Reaksi berantai ini terjadi sampai dengan radikal yang terlibat dalam tahap perambatan rantai dihancurkan.
3) Pengakhiran Rantai
Radikal yang mempertahankan reaksi terus berlangsung suatu ketika dapat bergabung antar sesamanya dalam tahap pengakhiran rantai. Pengakhiran rantai dapat terjadi dalam tahap berikut.
2Cl• → Cl2
|
ΔH° = –243,4 kJ mol–1 Cl2
|
CH3• + Cl• → CH3Cl
|
ΔH° = –330,0 kJ mol–1 CH3Cl
|
2CH3• → CH3CH3
|
ΔH° = –350,0 kJ mol–1 CH3CH3
|
Tahap akhir dapat terjadi dengan cara dinetralkan oleh dinding reaktor.
b. Kegunaan Kloroform (CHCl3)
Kloroform merupakan senyawa karbon berwujud cair yang mudah menguap pada suhu kamar dan berbau khas. Kloroform tidak larut dalam air, tetapi larut dalam alkohol atau eter. Kloroform biasa digunakan untuk obat bius (anestetika) dan sebagai pelarut untuk lemak, lilin, dan minyak.
Namun demikian, efek samping dari kloroform dapat merusak hati sehingga jarang dipakai sebagai obat bius, kecuali untuk penelitian di laboratorium. Haloalkana yang sering dipakai sebagai obat bius adalah 2–bromo–2–kloro–1,1,1–trifluoroetana.
c. Kegunaan Iodoform (CHCl3) dan Tetraklorokarbon (CCl4)
Iodoform berwujud padat pada suhu kamar, berwarna kuning, dan mempunyai bau yang khas. Iodoform sering digunakan sebagai antiseptik.
Karbon tetraklorida merupakan zat cair yang tidak berwarna dengan massa jenis lebih besar dari air. Uap CCl4 tidak terbakar sehingga sering digunakan sebagai pemadam kebakaran. Selain itu, juga digunakan sebagai pelarut untuk lemak dan minyak.
d. Kegunaan Kloroetana (C2H5Cl) dan Fluorokarbon (CF2Cl2)
Kloroetana banyak digunakan untuk pembuatan tetraetil timbal yang ditambahkan ke dalam bensin untuk memperbaiki bilangan oktan.
4CH3CH2Cl + 4Na + 4Pb → (CH3CH2)4Pb + 4NaCl + 3Pb
Fluorokarbon merupakan senyawa karbon yang mudah menguap, tidak beracun, tidak mudah terbakar, dan tidak berbau, terutama senyawa freon–12 (CF2Cl2). Freon–12 digunakan secara luas sebagai pendingin dan sebagai gas propelan dalam aerosol. Jenis fluorokarbon yang paling banyak dipakai adalah CCl3F dan CF2Cl2.