甲烷和氯氣的取代反應屬於遊離基型反應。先是鏈的引發，形成氯遊離基，氯遊離基立即奪取甲烷分子中的氫原子，產生甲基遊離基。

甲基遊離基進攻另一個氯氣分子，生成一氯甲烷和一個新的氯遊離基，新的氯遊離基可以重複上述反應，也可以與剛生成的一氯甲烷反應，生成二氯甲烷；此後的反應如此迴圈，則會得到三氯甲烷及四氯化碳。甲烷的氯代反應，每一步都會消耗一個遊離基，同時又為下一步反應產生另一個遊離基，這就是鏈的增長階段。

隨著反應的不斷進行，甲烷被迅速消耗，遊離基間就會碰撞結合形成分子，取代反應終止，這就是鏈的終止階段。

所以烷烴的滷代反應一旦發生，就很難停留在某一步，必須連續進行下去，直至終結為止。因此，甲烷和氯氣的反應就會得到4種滷代烷的混合物。

甲烷與氯氣反應，CH4十2CL2＝CC乚4十2H2個，在反應中4個氯原子打斷了甲烷的四個氫原子鏈與碳原子結合生成四氯化碳和H2。氯原子取代了甲烷的四個氫原子。條件是參加取代的原子必須比被取代的原子化學性質活潑。沒有被取代原子活潑則不能取代

取代反應主要是自由基歷程,在光照下,Cl2＝2Cl*

Cl*+CH4=HCl+CH3*(甲基自由基）

CH3＊＋Cl2＝CH3Cl＋Cl＊

這個反應像原子彈的反應一樣,並且反應速率極快,在光照下,分子能量增加,生成的Cl＊非常多,整個反應十分劇烈…還有就是這個反應是放熱反應,所以易發生爆炸

甲烷和氯氣是在化學當中比較基礎的兩種氣體，那麼甲烷和氯氣在光照的條件下會發生什麼反應現象呢？實際上，甲烷和氯氣在光照下是會發生替代反應。可以肉眼看到試管內的氯氣的顏色漸漸變淡，原本的黃綠色變得越來越淺，並且生成了白霧，試管的內壁上出現了油狀的液體

提交番茄現象，透過光進行光合作用

生成物為：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl，其中四種取代物中只有一氯甲烷是氣體，其餘的全是液體。