碳自由基的产生与结构特性
当化学键发生断裂，产生带有孤电子的原子或基团时，这些基团被称为自由基。特别地，当孤电子存在于碳原子上时，形成的自由基被称为碳自由基。在烷烃中，碳氢键的断裂就会产生一个氢自由基和一个碳自由基（即烷基自由基）。以甲烷为例，其碳氢键断裂后会产生一个氢自由基和一个甲基自由基。
甲基自由基的结构呈现sp2杂化状态。在这种状态下，碳原子呈现出平面三角形的结构，其中三个sp2杂化轨道与氢原子的s轨道通过轴向重叠形成键。这些成键轨道上有一对自旋相反的电子。与此一个p轨道垂直于这个平面，且被孤电子占据。
键解离能与碳自由基的稳定性
1. 键解离能
分子中的原子在其平衡位置附近进行微小的振动，类似于弹簧连接的小球的振动。在室温下，分子处于基态，此时振幅较小。但当分子吸收能量时，振幅会增大。若吸收了足够的能量，振幅增大到一定程度，化学键就会断裂，此时吸收的热量即为键解离反应的焓（△H），也被称为键能或键解离能（bond-dissociation energy)，用Ed表示。
2. 碳自由基的稳定性
碳自由基的稳定性是通过与母体化合物进行比较来评估的。从C-H键的键解离能数据可以看出，CH4中的C—H键的键解离能最大，通常同系列中的第一个化合物具有特殊性。而在其他烷烃如CH3CH3和CH3CH2CH3中，不同级别的碳原子上的氢断裂，其键解离能有所不同，形成的碳自由基稳定性也不同。这些断裂反应产生的产物之一是H，而键解离能的不同反映了碳自由基稳定性的差异。简而言之，较低的键解离能意味着形成的碳自由基更稳定。碳自由基的稳定性顺序为：三级碳自由基最为稳定，其次是二级碳自由基，一级碳自由基相对最不稳定。
在烷烃分子中，C—C键也可以解离。以下是关于C—C键的键解离能数据的一些例子。
自由基反应的概述
化学键断裂产生自由基是化学反应的一种形式。由自由基引发的反应被称为自由基反应或链式反应。这类反应通常经历三个阶段：链引发阶段、链转移阶段和链终止阶段。链引发阶段是产生自由基的阶段，需要能量输入，如加热或光照。某些化合物非常容易产生活性质点自由基，这些化合物被称为引发剂。在链转移阶段，一个自由基转变成另一个自由基，就像接力赛一样不断传递。在链终止阶段，自由基两两结合成键并消失，反应就此终止。
