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取代反应是有机化学中的一种重要反应类型。在这种反应中，有机物分子中的一个原子或原子团被其他原子或原子团所取代。我们可以用甲烷与氯气的反应作为典型例子来理解。甲烷分子由一个碳原子和四个氢原子组成，而氯气分子由两个氯原子组成。在光照条件下，它们会发生取代反应。
反应的第一步是光照引发阶段。当紫外线照射氯气分子时，氯气分子中的化学键会断裂，形成两个独立的氯原子。这些氯原子被称为自由基，用点表示未配对的电子。自由基具有很强的反应活性，能够主动攻击其他分子，这为后续的取代反应创造了条件。
第二步是关键的取代过程。活泼的氯原子会攻击甲烷分子，夺取其中一个氢原子。在这个过程中，氯原子与氢原子结合，而原来的甲烷分子失去一个氢原子后，与氯原子形成新的化学键，生成氯甲烷分子。同时，被夺取的氢原子变成氢自由基，这个氢自由基也具有很强的反应活性。
第三步是链式传播阶段。刚才生成的氢自由基具有很强的反应活性，它会攻击新的氯气分子，夺取其中一个氯原子，形成氯化氢分子。同时，氯气分子失去一个氯原子后，剩下的氯原子又变成新的氯自由基。这个新生成的氯自由基可以继续攻击其他甲烷分子，形成循环反应，这就是链式反应的特点。
通过这个完整的取代反应过程，我们可以看到甲烷分子中的一个氢原子被氯原子完全取代，最终生成氯甲烷和氯化氢两种产物。这就是取代反应的本质：分子中的某个原子或原子团被其他原子或原子团所替换。取代反应在有机化学中非常重要，是合成各种有机化合物的基础反应类型之一。