A reação entre cloro e butano é uma reação de substituição de radicais livres. Neste tipo de reação, um átomo de cloro substitui um átomo de hidrogênio na molécula de butano. A reação é iniciada pela formação de um radical cloro, que é um átomo altamente reativo com um elétron desemparelhado. Este radical pode então reagir com um átomo de hidrogénio na molécula de butano, formando uma molécula de cloreto de hidrogénio e um radical butilo. O radical butilo pode então reagir com outra molécula de cloro, formando uma molécula de cloreto de butilo e um novo radical cloro. Este processo pode continuar até que todos os átomos de hidrogênio na molécula de butano sejam substituídos por átomos de cloro.

A taxa de uma reação de substituição de radicais livres é influenciada por vários fatores, incluindo a concentração dos reagentes, a temperatura e a presença de inibidores ou catalisadores. A reação também é mais provável de ocorrer se o átomo de hidrogênio que está sendo substituído estiver localizado em um átomo de carbono terciário (um átomo de carbono que está ligado a três outros átomos de carbono).

A reação entre cloro e butano é um importante processo industrial para a produção de hidrocarbonetos clorados, que são utilizados como solventes, refrigerantes e plásticos.