Θέμα μαθήματος:Αλκένια. Παρασκευή, χημικές ιδιότητες και εφαρμογές αλκενίων.

Στόχοι και στόχοι του μαθήματος:

• επανεξέταση των ειδικών χημικών ιδιοτήτων του αιθυλενίου και των γενικών ιδιοτήτων των αλκενίων·
• να εμβαθύνουν και να συγκεκριμενοποιούν τις έννοιες των β-δεσμών και τους μηχανισμούς των χημικών αντιδράσεων.
• δώστε αρχικές ιδέες για τις αντιδράσεις πολυμερισμού και τη δομή των πολυμερών.
• ανάλυση εργαστηριακών και γενικών βιομηχανικών μεθόδων για την παραγωγή αλκενίων.
• να συνεχίσουν να αναπτύσσουν την ικανότητα εργασίας με το σχολικό βιβλίο.

Εξοπλισμός:συσκευή παραγωγής αερίων, διάλυμα KMnO 4, αιθυλική αλκοόλη, πυκνό θειικό οξύ, σπίρτα, λυχνία αλκοόλης, άμμος, πίνακες «Δομή του μορίου αιθυλενίου», «Βασικές χημικές ιδιότητες αλκενίων», δείγματα επίδειξης «Πολυμερή».

ΚΑΤΑ ΤΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Ι. Οργανωτική στιγμή

Συνεχίζουμε να μελετάμε την ομόλογη σειρά αλκενίων. Σήμερα πρέπει να δούμε τις μεθόδους παρασκευής, τις χημικές ιδιότητες και τις εφαρμογές των αλκενίων. Πρέπει να χαρακτηρίσουμε τις χημικές ιδιότητες που προκαλεί ο διπλός δεσμός, να αποκτήσουμε μια αρχική κατανόηση των αντιδράσεων πολυμερισμού και να εξετάσουμε εργαστηριακές και βιομηχανικές μεθόδους για την παραγωγή αλκενίων.

II. Ενεργοποίηση της γνώσης των μαθητών

1. Ποιοι υδρογονάνθρακες ονομάζονται αλκένια;

1. Ποια είναι τα χαρακτηριστικά της δομής τους;

1. Σε ποια υβριδική κατάσταση βρίσκονται τα άτομα άνθρακα που σχηματίζουν διπλό δεσμό σε ένα μόριο αλκενίου;

Κατώτατη γραμμή: τα αλκένια διαφέρουν από τα αλκάνια με την παρουσία ενός διπλού δεσμού στα μόριά τους, ο οποίος καθορίζει τις ιδιαιτερότητες των χημικών ιδιοτήτων των αλκενίων, τις μεθόδους παρασκευής και χρήσης τους.

III. Εκμάθηση νέου υλικού

1. Μέθοδοι για την παραγωγή αλκενίων

Να συντάξετε εξισώσεις αντίδρασης που επιβεβαιώνουν μεθόδους για την παραγωγή αλκενίων

– πυρόλυση αλκανίων C 8 H 18 ––> ντο 4 H 8 + C4H10; (θερμική πυρόλυση στους 400-700 o C)
βουτάνιο οκτανίου
– αφυδρογόνωση αλκανίων C 4 H 10 ––> C 4 H 8 + H 2; (t, Ni)
βουτάνιο βουτένιο υδρογόνο
– αφυδροαλογόνωση αλογονοαλκανίων C 4 H 9 Cl + KOH ––> C 4 H 8 + KCl + H 2 O;
υδροξείδιο χλωροβουτανίου χλωριούχο βουτένιο νερό
κάλιο κάλιο
– αφυδροαλογόνωση διαλογονοαλκανίων
– αφυδάτωση αλκοολών C 2 H 5 OH ––> C 2 H 4 + H 2 O (όταν θερμαίνεται παρουσία πυκνού θειικού οξέος)
Θυμάμαι! Στις αντιδράσεις αφυδρογόνωσης, αφυδάτωσης, αφυδροαλογόνωσης και αφαλογόνωσης, πρέπει να θυμόμαστε ότι το υδρογόνο αφαιρείται κατά προτίμηση από λιγότερο υδρογονωμένα άτομα άνθρακα (κανόνας Zaitsev, 1875).

2. Χημικές ιδιότητες αλκενίων

Η φύση του δεσμού άνθρακα-άνθρακα καθορίζει τον τύπο των χημικών αντιδράσεων στις οποίες εισέρχονται οργανικές ουσίες. Η παρουσία ενός διπλού δεσμού άνθρακα-άνθρακα στα μόρια των υδρογονανθράκων αιθυλενίου καθορίζει τα ακόλουθα χαρακτηριστικά αυτών των ενώσεων:
– η παρουσία διπλού δεσμού επιτρέπει στα αλκένια να ταξινομηθούν ως ακόρεστες ενώσεις. Η μετατροπή τους σε κορεσμένα είναι δυνατή μόνο ως αποτέλεσμα αντιδράσεων προσθήκης, που είναι το κύριο χαρακτηριστικό της χημικής συμπεριφοράς των ολεφινών.
– ο διπλός δεσμός αντιπροσωπεύει μια σημαντική συγκέντρωση της πυκνότητας ηλεκτρονίων, επομένως οι αντιδράσεις προσθήκης είναι ηλεκτροφιλικής φύσης.
– ένας διπλός δεσμός αποτελείται από έναν - και έναν - δεσμό, ο οποίος πολώνεται αρκετά εύκολα.

Εξισώσεις αντίδρασης που χαρακτηρίζουν τις χημικές ιδιότητες των αλκενίων

α) Αντιδράσεις προσθήκης

Θυμάμαι! Οι αντιδράσεις υποκατάστασης είναι χαρακτηριστικές των αλκανίων και των ανώτερων κυκλοαλκανίων, που έχουν μόνο απλούς δεσμούς· οι αντιδράσεις προσθήκης είναι χαρακτηριστικές των αλκενίων, των διενίων και των αλκινίων, που έχουν διπλούς και τριπλούς δεσμούς.

Θυμάμαι! Οι ακόλουθοι μηχανισμοί για το σπάσιμο του δεσμού είναι δυνατοί:

α) εάν τα αλκένια και το αντιδραστήριο είναι μη πολικές ενώσεις, τότε ο δεσμός σπάει για να σχηματίσει μια ελεύθερη ρίζα:

H 2 C = CH 2 + H: H ––> + +

β) εάν το αλκένιο και το αντιδραστήριο είναι πολικές ενώσεις, τότε η διάσπαση του δεσμού οδηγεί στο σχηματισμό ιόντων:

γ) όταν αντιδραστήρια που περιέχουν άτομα υδρογόνου στο μόριο ενώνονται στη θέση ενός σπασμένου δεσμού, το υδρογόνο συνδέεται πάντα με ένα πιο υδρογονωμένο άτομο άνθρακα (κανόνας Morkovnikov, 1869).

– αντίδραση πολυμερισμού nCH 2 = CH 2 ––> n – CH 2 – CH 2 –– > (– CH 2 – CH 2 –)n
αιθενικό πολυαιθυλένιο

β) αντίδραση οξείδωσης

Εργαστηριακή εμπειρία.Αποκτήστε αιθυλένιο και μελετήστε τις ιδιότητές του (οδηγίες στα μαθητικά θρανία)

Οδηγίες για τη λήψη αιθυλενίου και πειράματα με αυτό

1. Τοποθετήστε 2 ml πυκνού θειικού οξέος, 1 ml αλκοόλης και μικρή ποσότητα άμμου σε δοκιμαστικό σωλήνα.
2. Κλείστε τον δοκιμαστικό σωλήνα με ένα πώμα με σωλήνα εξόδου αερίου και θερμαίνετε τον στη φλόγα μιας λάμπας αλκοόλης.
3. Περάστε το απελευθερωμένο αέριο μέσα από διάλυμα με υπερμαγγανικό κάλιο. Σημειώστε την αλλαγή στο χρώμα του διαλύματος.
4. Ανάψτε το αέριο στο άκρο του σωλήνα εξόδου αερίου. Προσοχή στο χρώμα της φλόγας.

– τα αλκένια καίγονται με μια φωτεινή φλόγα. (Γιατί?)

C 2 H 4 + 3O 2 ––> 2CO 2 + 2H 2 O (με πλήρη οξείδωση, τα προϊόντα της αντίδρασης είναι διοξείδιο του άνθρακα και νερό)

Ποιοτική αντίδραση: «ήπια οξείδωση (σε υδατικό διάλυμα)»

– τα αλκένια αποχρωματίζουν διάλυμα υπερμαγγανικού καλίου (αντίδραση Wagner)

Κάτω από πιο σοβαρές συνθήκες σε όξινο περιβάλλον, τα προϊόντα της αντίδρασης μπορεί να είναι καρβοξυλικά οξέα, για παράδειγμα (παρουσία οξέων):

CH 3 – CH = CH 2 + 4 [O] ––> CH 3 COOH + HCOOH

– καταλυτική οξείδωση

Θυμηθείτε το κύριο πράγμα!

1. Οι ακόρεστοι υδρογονάνθρακες συμμετέχουν ενεργά στις αντιδράσεις προσθήκης.
2. Η αντιδραστικότητα των αλκενίων οφείλεται στο γεγονός ότι ο δεσμός σπάει εύκολα υπό την επίδραση αντιδραστηρίων.
3. Ως αποτέλεσμα της προσθήκης, η μετάβαση των ατόμων άνθρακα από sp 2 σε sp 3 - εμφανίζεται μια υβριδική κατάσταση. Το προϊόν της αντίδρασης έχει περιοριστικό χαρακτήρα.
4. Όταν το αιθυλένιο, το προπυλένιο και άλλα αλκένια θερμαίνονται υπό πίεση ή παρουσία καταλύτη, τα επιμέρους μόριά τους συνδυάζονται σε μακριές αλυσίδες - πολυμερή. Τα πολυμερή (πολυαιθυλένιο, πολυπροπυλένιο) έχουν μεγάλη πρακτική σημασία.

3. Εφαρμογή αλκενίων(μήνυμα μαθητή σύμφωνα με το παρακάτω σχέδιο).

1 – παραγωγή καυσίμου με υψηλό αριθμό οκτανίων.
2 – πλαστικά;
3 – εκρηκτικά.
4 – αντιψυκτικό;
5 – διαλύτες;
6 – για επιτάχυνση της ωρίμανσης των καρπών.
7 – παραγωγή ακεταλδεΰδης.
8 – συνθετικό καουτσούκ.

III. Ενίσχυση της ύλης που αποκτήθηκε

Εργασία για το σπίτι:§§ 15, 16, εξ. 1, 2, 3 σελ. 90, εξ. 4, 5 σελ. 95.

Το απλούστερο αλκένιο είναι το αιθένιο C 2 H 4. Σύμφωνα με την ονοματολογία IUPAC, τα ονόματα των αλκενίων σχηματίζονται από τα ονόματα των αντίστοιχων αλκανίων αντικαθιστώντας το επίθημα «-ane» με «-ene». Η θέση του διπλού δεσμού υποδεικνύεται με έναν αραβικό αριθμό.

Χωρική δομή αιθυλενίου

Με το όνομα του πρώτου εκπροσώπου αυτής της σειράς - αιθυλένιο - τέτοιοι υδρογονάνθρακες ονομάζονται αιθυλένιο.

Ονοματολογία και ισομέρεια

Ονοματολογία

Τα αλκένια απλής δομής συχνά ονομάζονται αντικαθιστώντας το επίθημα -ane στα αλκάνια με -υλένιο: αιθάνιο - αιθυλένιο, προπάνιο - προπυλένιο κ.λπ.

Σύμφωνα με τη συστηματική ονοματολογία, οι ονομασίες των υδρογονανθράκων αιθυλενίου γίνονται αντικαθιστώντας το επίθημα -ane στα αντίστοιχα αλκάνια με το επίθημα -ene (αλκάνιο - αλκένιο, αιθάνιο - αιθένιο, προπάνιο - προπένιο κ.λπ.). Η επιλογή της κύριας αλυσίδας και η σειρά ονομασίας είναι ίδια όπως και για τα αλκάνια. Ωστόσο, η αλυσίδα πρέπει απαραίτητα να περιλαμβάνει διπλό δεσμό. Η αρίθμηση της αλυσίδας ξεκινά από το άκρο στο οποίο βρίσκεται πλησιέστερα αυτή η σύνδεση. Για παράδειγμα:

Μερικές φορές χρησιμοποιούνται και λογικά ονόματα. Στην περίπτωση αυτή, όλοι οι αλκενικοί υδρογονάνθρακες θεωρούνται ως υποκατεστημένο αιθυλένιο:

Οι ακόρεστες (αλκενικές) ρίζες ονομάζονται με ασήμαντα ονόματα ή με συστηματική ονοματολογία:

H 2 C = CH - - βινύλιο (αιθενύλιο)

H 2 C = CH - CH 2 - - αλλύλιο (προπενυλ-2)

Ισομέρεια

Τα αλκένια χαρακτηρίζονται από δύο τύπους δομικής ισομέρειας. Εκτός από την ισομέρεια που σχετίζεται με τη δομή του ανθρακικού σκελετού (όπως στα αλκάνια), η ισομέρεια εμφανίζεται ανάλογα με τη θέση του διπλού δεσμού στην αλυσίδα. Αυτό οδηγεί σε αύξηση του αριθμού των ισομερών στη σειρά των αλκενίων.

Τα δύο πρώτα μέλη της ομόλογης σειράς αλκενίων - (αιθυλένιο και προπυλένιο) - δεν έχουν ισομερή και η δομή τους μπορεί να εκφραστεί ως εξής:

H 2 C = CH 2 αιθυλένιο (αιθένιο)

H 2 C = CH - CH 3 προπυλένιο (προπένιο)

Ισομέρεια πολλαπλών θέσεων δεσμού

H2C = CH - CH 2 - CH 3 βουτένιο-1

H 3 C - CH = CH - CH 3 βουτένιο-2

Γεωμετρική ισομέρεια - cis-, trans-ισομέρεια.

Αυτός ο ισομερισμός είναι χαρακτηριστικός για ενώσεις με διπλό δεσμό.

Εάν ένας απλός δεσμός σ επιτρέπει την ελεύθερη περιστροφή μεμονωμένων κρίκων της ανθρακικής αλυσίδας γύρω από τον άξονά της, τότε αυτή η περιστροφή δεν συμβαίνει γύρω από έναν διπλό δεσμό. Αυτός είναι ο λόγος για την εμφάνιση των γεωμετρικών ( cis-, trans-) ισομερή.

Ο γεωμετρικός ισομερισμός είναι ένας από τους τύπους χωρικής ισομέρειας.

Τα ισομερή στα οποία οι ίδιοι υποκαταστάτες (σε διαφορετικά άτομα άνθρακα) βρίσκονται στη μία πλευρά του διπλού δεσμού ονομάζονται cis-ισομερή και στην αντίθετη πλευρά - trans-ισομερή:

Cis-Και έκσταση-Τα ισομερή διαφέρουν όχι μόνο στη χωρική τους δομή, αλλά και σε πολλές φυσικές και χημικές ιδιότητες. Εκσταση-τα ισομερή είναι πιο σταθερά από cis-ισομερή.

Παρασκευή αλκενίων

Τα αλκένια είναι σπάνια στη φύση. Τυπικά, τα αέρια αλκένια (αιθυλένιο, προπυλένιο, βουτυλένια) απομονώνονται από αέρια διύλισης πετρελαίου (κατά τη διάρκεια της πυρόλυσης) ή συναφή αέρια, καθώς και από αέρια οπτανθρακοποίησης άνθρακα.

Στη βιομηχανία, τα αλκένια λαμβάνονται με αφυδρογόνωση αλκανίων παρουσία καταλύτη (Cr 2 O 3).

Αφυδρογόνωση αλκανίων

H 3 C - CH 2 - CH 2 - CH 3 → H 2 C = CH - CH 2 - CH 3 + H 2 (βουτένιο-1)

H 3 C - CH 2 - CH 2 - CH 3 → H 3 C - CH = CH - CH 3 + H 2 (βουτένιο-2)

Μεταξύ των εργαστηριακών μεθόδων παραγωγής, μπορούν να σημειωθούν τα ακόλουθα:

1. Απομάκρυνση του υδραλογόνου από αλκυλαλογονίδια υπό την επίδραση αλκοολικού αλκαλικού διαλύματος σε αυτά:

2. Υδρογόνωση ακετυλενίου παρουσία καταλύτη (Pd):

H-C ≡ C-H + H 2 → H 2 C = CH 2

3. Αφυδάτωση αλκοολών (αποβολή νερού).
Ως καταλύτης χρησιμοποιούνται οξέα (θειικό ή φωσφορικό) ή Al 2 O 3:

Σε τέτοιες αντιδράσεις, το υδρογόνο διαχωρίζεται από το λιγότερο υδρογονωμένο (με τον μικρότερο αριθμό ατόμων υδρογόνου) άτομο άνθρακα (κανόνας του A.M. Zaitsev):

Φυσικές ιδιότητες

Οι φυσικές ιδιότητες ορισμένων αλκενίων φαίνονται στον παρακάτω πίνακα. Οι τρεις πρώτοι εκπρόσωποι της ομόλογης σειράς αλκενίων (αιθυλένιο, προπυλένιο και βουτυλένιο) είναι αέρια, ξεκινώντας από το C 5 H 10 (αμυλένιο ή πεντένιο-1) είναι υγρά και με το C 18 H 36 είναι στερεά. Καθώς το μοριακό βάρος αυξάνεται, τα σημεία τήξης και βρασμού αυξάνονται. Τα αλκένια με κανονική δομή βράζουν σε υψηλότερη θερμοκρασία από τα ισομερή τους, τα οποία έχουν ισοδομή. Σημεία βρασμού cis-ισομερή υψηλότερα από έκσταση-ισομερή, και τα σημεία τήξης είναι αντίθετα.

Τα αλκένια είναι ελάχιστα διαλυτά στο νερό (ωστόσο καλύτερα από τα αντίστοιχα αλκάνια), αλλά καλά διαλυτά σε οργανικούς διαλύτες. Το αιθυλένιο και το προπυλένιο καίγονται με καπνιστή φλόγα.

Φυσικές ιδιότητες ορισμένων αλκενίων

Ονομα		t pl,°С	t kip, °C
Αιθυλένιο (αιθένιο)
Προπυλένιο (προπένιο)
Βουτυλένιο (βουτένιο-1)
Cis-βουτένιο-2
Trans-βουτένιο-2
Ισοβουτυλένιο (2-μεθυλοπροπένιο)
Αμυλένιο (πεντένιο-1)
Εξυλένιο (εξένιο-1)
Επτυλένιο (επτένιο-1)
Οκτυλένιο (οκτένιο-1)
Nonylene (nonene-1)
Decylene (decene-1)

Τα αλκένια είναι ελαφρώς πολικά, αλλά πολώνονται εύκολα.

Χημικές ιδιότητες

Τα αλκένια είναι εξαιρετικά αντιδραστικά. Οι χημικές τους ιδιότητες καθορίζονται κυρίως από τον διπλό δεσμό άνθρακα-άνθρακα.

Ο π-δεσμός, όντας ο λιγότερο ισχυρός και πιο προσιτός, σπάει από τη δράση του αντιδραστηρίου και τα απελευθερωμένα σθένη των ατόμων άνθρακα δαπανώνται για τη σύνδεση των ατόμων που αποτελούν το μόριο του αντιδραστηρίου. Αυτό μπορεί να αναπαρασταθεί ως διάγραμμα:

Έτσι, κατά τις αντιδράσεις προσθήκης, ο διπλός δεσμός σπάει σαν στο μισό (με τον δεσμό σ να παραμένει).

Εκτός από την προσθήκη, τα αλκένια υφίστανται επίσης αντιδράσεις οξείδωσης και πολυμερισμού.

Αντιδράσεις προσθήκης

Συχνότερα, οι αντιδράσεις προσθήκης προχωρούν σύμφωνα με τον ετερολυτικό τύπο, που είναι αντιδράσεις ηλεκτρόφιλης προσθήκης.

1. Υδρογόνωση (προσθήκη υδρογόνου). Τα αλκένια, προσθέτοντας υδρογόνο παρουσία καταλυτών (Pt, Pd, Ni), μετατρέπονται σε κορεσμένους υδρογονάνθρακες - αλκάνια:

H 2 C = CH 2 + H 2 → H 3 C - CH 3 (αιθάνιο)

2. Αλογόνωση (προσθήκη αλογόνων). Τα αλογόνα προστίθενται εύκολα στη θέση της διάσπασης του διπλού δεσμού για να σχηματίσουν παράγωγα διαλογόνων:

H 2 C = CH 2 + Cl 2 → ClH 2 C - CH 2 Cl (1,2-διχλωροαιθάνιο)

Η προσθήκη χλωρίου και βρωμίου είναι ευκολότερη και το ιώδιο είναι πιο δύσκολη. Το φθόριο αντιδρά με τα αλκένια, καθώς και με τα αλκάνια, εκρηκτικά.

Πρβλ.: στα αλκένια, η αντίδραση αλογόνωσης είναι μια διαδικασία προσθήκης, όχι υποκατάστασης (όπως στα αλκάνια).

Η αντίδραση αλογόνωσης πραγματοποιείται συνήθως σε έναν διαλύτη σε συνήθη θερμοκρασία.

Η προσθήκη βρωμίου και χλωρίου στα αλκένια γίνεται με ιοντικό και όχι ριζικό μηχανισμό. Αυτό το συμπέρασμα προκύπτει από το γεγονός ότι ο ρυθμός προσθήκης αλογόνου δεν εξαρτάται από την ακτινοβολία, την παρουσία οξυγόνου και άλλων αντιδραστηρίων που ξεκινούν ή αναστέλλουν ριζικές διεργασίες. Με βάση μεγάλο αριθμό πειραματικών δεδομένων, προτάθηκε ένας μηχανισμός για αυτήν την αντίδραση, που περιλαμβάνει πολλά διαδοχικά στάδια. Στο πρώτο στάδιο, η πόλωση του μορίου αλογόνου συμβαίνει υπό τη δράση ηλεκτρονίων π-δεσμού. Το άτομο αλογόνου, το οποίο αποκτά ένα ορισμένο κλασματικό θετικό φορτίο, σχηματίζει ένα ασταθές ενδιάμεσο με τα ηλεκτρόνια του δεσμού π, που ονομάζεται σύμπλοκο π ή σύμπλοκο μεταφοράς φορτίου. Πρέπει να σημειωθεί ότι στο σύμπλοκο π το αλογόνο δεν σχηματίζει κατευθυντικό δεσμό με κάποιο συγκεκριμένο άτομο άνθρακα. σε αυτό το σύμπλεγμα απλά πραγματοποιείται η αλληλεπίδραση δότη-δέκτη του ζεύγους ηλεκτρονίων του δεσμού π ως δότη και του αλογόνου ως δέκτη.

Το σύμπλοκο π μετατρέπεται στη συνέχεια σε κυκλικό ιόν βρωμίου. Κατά τον σχηματισμό αυτού του κυκλικού κατιόντος, εμφανίζεται ετερολυτική διάσπαση του δεσμού Br-Br και ένα κενό R-το τροχιακό sp 2 του υβριδοποιημένου ατόμου άνθρακα επικαλύπτεται με R-τροχιακό του «μοναχικού ζεύγους» ηλεκτρονίων του ατόμου αλογόνου, που σχηματίζει ένα κυκλικό ιόν βρωμίου.

Στο τελευταίο, τρίτο στάδιο, το ανιόν βρωμίου, ως πυρηνόφιλος παράγοντας, προσβάλλει ένα από τα άτομα άνθρακα του ιόντος βρωμίου. Η πυρηνόφιλη επίθεση από το ιόν βρωμιδίου οδηγεί στο άνοιγμα του τριμελούς δακτυλίου και στο σχηματισμό ενός γειτονικού διβρωμιδίου ( vic-κοντά). Αυτό το στάδιο μπορεί τυπικά να θεωρηθεί ως πυρηνόφιλη υποκατάσταση του SN 2 στο άτομο άνθρακα, όπου η αποχωρούσα ομάδα είναι το Br+.

Το αποτέλεσμα αυτής της αντίδρασης δεν είναι δύσκολο να προβλεφθεί: το ανιόν βρωμίου επιτίθεται στο καρβοκατιόν για να σχηματίσει διβρωμοαιθάνιο.

Ο γρήγορος αποχρωματισμός ενός διαλύματος βρωμίου σε CCl4 χρησιμεύει ως μία από τις απλούστερες δοκιμές για ακορεστότητα, καθώς τα αλκένια, τα αλκίνια και τα διένια αντιδρούν γρήγορα με το βρώμιο.

Η προσθήκη βρωμίου σε αλκένια (αντίδραση βρωμίωσης) είναι μια ποιοτική αντίδραση σε κορεσμένους υδρογονάνθρακες. Όταν οι ακόρεστοι υδρογονάνθρακες περνούν μέσα από βρωμιούχο νερό (διάλυμα βρωμίου σε νερό), το κίτρινο χρώμα εξαφανίζεται (στην περίπτωση των κορεσμένων υδρογονανθράκων, παραμένει).

3. Υδροαλογόνωση (προσθήκη υδραλογονιδίων). Τα αλκένια προσθέτουν εύκολα υδραλογονίδια:

H 2 C = CH 2 + HBr → H 3 C - CH 2 Br

Η προσθήκη υδραλογονιδίων σε ομόλογα αιθυλενίου ακολουθεί τον κανόνα του V.V. Markovnikov (1837 - 1904): υπό κανονικές συνθήκες, το υδρογόνο του υδραλογόνου προστίθεται στη θέση του διπλού δεσμού στο πιο υδρογονωμένο άτομο άνθρακα και το αλογόνο στο το λιγότερο υδρογονωμένο:

Ο κανόνας του Markovnikov μπορεί να εξηγηθεί από το γεγονός ότι στα ασύμμετρα αλκένια (για παράδειγμα, στο προπυλένιο), η πυκνότητα των ηλεκτρονίων είναι άνισα κατανεμημένη. Υπό την επίδραση της ομάδας μεθυλίου που συνδέεται απευθείας με τον διπλό δεσμό, η πυκνότητα των ηλεκτρονίων μετατοπίζεται προς αυτόν τον δεσμό (στο εξώτατο άτομο άνθρακα).

Ως αποτέλεσμα αυτής της μετατόπισης, ο δεσμός p πολώνεται και προκύπτουν μερικά φορτία στα άτομα άνθρακα. Είναι εύκολο να φανταστεί κανείς ότι ένα θετικά φορτισμένο ιόν υδρογόνου (πρωτόνιο) θα προσκολληθεί σε ένα άτομο άνθρακα (ηλεκτρόφιλη προσθήκη) που έχει μερικό αρνητικό φορτίο και ένα ανιόν βρωμίου θα προσκολληθεί σε έναν άνθρακα που έχει μερικό θετικό φορτίο.

Αυτή η προσθήκη είναι συνέπεια της αμοιβαίας επίδρασης των ατόμων σε ένα οργανικό μόριο. Όπως γνωρίζετε, η ηλεκτραρνητικότητα του ατόμου άνθρακα είναι ελαφρώς υψηλότερη από αυτή του υδρογόνου.

Επομένως, στην ομάδα μεθυλίου υπάρχει κάποια πόλωση των δεσμών C-H σ που σχετίζεται με μια μετατόπιση της πυκνότητας ηλεκτρονίων από άτομα υδρογόνου σε άνθρακα. Με τη σειρά του, αυτό προκαλεί αύξηση της πυκνότητας ηλεκτρονίων στην περιοχή του διπλού δεσμού και ιδιαίτερα στο εξώτατο άτομο του. Έτσι, η μεθυλομάδα, όπως και άλλες αλκυλομάδες, δρα ως δότης ηλεκτρονίων. Ωστόσο, παρουσία ενώσεων υπεροξειδίου ή O 2 (όταν η αντίδραση είναι ριζική), αυτή η αντίδραση μπορεί επίσης να είναι αντίθετη με τον κανόνα του Markovnikov.

Για τους ίδιους λόγους, ο κανόνας του Markovnikov παρατηρείται όταν προστίθενται όχι μόνο υδραλογονίδια, αλλά και άλλα ηλεκτροφιλικά αντιδραστήρια (H 2 O, H 2 SO 4, HOCl, ICl, κ.λπ.) σε ασύμμετρα αλκένια.

4. Ενυδάτωση (προσθήκη νερού). Παρουσία καταλυτών, το νερό προστίθεται στα αλκένια για να σχηματίσει αλκοόλες. Για παράδειγμα:

H 3 C - CH = CH 2 + H - OH → H 3 C - CHOH - CH 3 (ισοπροπυλική αλκοόλη)

Αντιδράσεις οξείδωσης

Τα αλκένια οξειδώνονται πιο εύκολα από τα αλκάνια. Τα προϊόντα που σχηματίζονται κατά την οξείδωση των αλκενίων και η δομή τους εξαρτώνται από τη δομή των αλκενίων και από τις συνθήκες αυτής της αντίδρασης.

1. Καύση

H 2 C = CH 2 + 3O 2 → 2СO 2 + 2H 2 O

2. Ατελής καταλυτική οξείδωση

3. Οξείδωση σε κανονική θερμοκρασία. Όταν το αιθυλένιο εκτίθεται σε ένα υδατικό διάλυμα KMnO4 (υπό κανονικές συνθήκες, σε ουδέτερο ή αλκαλικό περιβάλλον - η αντίδραση Wagner), σχηματίζεται μια διυδρική αλκοόλη - αιθυλενογλυκόλη:

3H 2 C = CH 2 + 2KMnO 4 + 4H 2 O → 3HOCH 2 - CH 2 OH (αιθυλενογλυκόλη) + 2MnO 2 + KOH

Αυτή η αντίδραση είναι ποιοτική: το πορφυρό χρώμα του διαλύματος υπερμαγγανικού καλίου αλλάζει όταν προστίθεται σε αυτό μια ακόρεστη ένωση.

Κάτω από πιο σοβαρές συνθήκες (οξείδωση του KMnO4 παρουσία θειικού οξέος ή μίγματος χρωμίου), ο διπλός δεσμός στο αλκένιο σπάει για να σχηματίσει προϊόντα που περιέχουν οξυγόνο:

H 3 C - CH = CH - CH 3 + 2O 2 → 2H 3 C - COOH (οξικό οξύ)

Αντίδραση ισομερισμού

Όταν θερμαίνονται ή παρουσία καταλυτών, τα αλκένια είναι ικανά για ισομερισμό - συμβαίνει η κίνηση του διπλού δεσμού ή η δημιουργία ισοδομής.

Αντιδράσεις πολυμερισμού

Σπάζοντας τους δεσμούς π, τα μόρια αλκενίου μπορούν να συνδεθούν μεταξύ τους, σχηματίζοντας μόρια μακράς αλυσίδας.

Εμφάνιση στη φύση και φυσιολογικός ρόλος των αλκενίων

Τα άκυκλα αλκένια πρακτικά δεν βρίσκονται ποτέ στη φύση. Ο απλούστερος εκπρόσωπος αυτής της κατηγορίας οργανικών ενώσεων - αιθυλένιο C 2 H 4 - είναι μια ορμόνη για τα φυτά και συντίθεται σε αυτά σε μικρές ποσότητες.

Ένα από τα λίγα φυσικά αλκένια είναι το muskalur ( cis- tricosen-9) είναι ένα σεξουαλικό ελκυστικό της θηλυκής οικιακής μύγας (Musca domestica).

Τα χαμηλότερα αλκένια σε υψηλές συγκεντρώσεις έχουν ναρκωτική δράση. Τα ανώτερα μέλη της σειράς προκαλούν επίσης σπασμούς και ερεθισμό των βλεννογόνων της αναπνευστικής οδού

Μεμονωμένοι εκπρόσωποι

Το αιθυλένιο (αιθένιο) είναι μια οργανική χημική ένωση που περιγράφεται με τον τύπο C 2 H 4. Είναι το απλούστερο αλκένιο. Περιέχει διπλό δεσμό και επομένως ανήκει σε ακόρεστους ή ακόρεστους υδρογονάνθρακες. Διαδραματίζει εξαιρετικά σημαντικό ρόλο στη βιομηχανία και είναι επίσης μια φυτορμόνη (οργανικές ουσίες χαμηλού μοριακού βάρους που παράγονται από τα φυτά και έχουν ρυθμιστικές λειτουργίες).

Αιθυλένιο - προκαλεί αναισθησία, έχει ερεθιστική και μεταλλαξιογόνο δράση.

Το αιθυλένιο είναι η πιο παραγόμενη οργανική ένωση στον κόσμο. Η συνολική παγκόσμια παραγωγή αιθυλενίου το 2008 ήταν 113 εκατομμύρια τόνοι και συνεχίζει να αυξάνεται κατά 2-3% ετησίως.

Το αιθυλένιο είναι το κορυφαίο προϊόν βασικής οργανικής σύνθεσης και χρησιμοποιείται για την παραγωγή πολυαιθυλενίου (1η θέση, έως και 60% του συνολικού όγκου).

Το πολυαιθυλένιο είναι ένα θερμοπλαστικό πολυμερές αιθυλενίου. Το πιο κοινό πλαστικό στον κόσμο.

Είναι μια κηρώδης μάζα λευκού χρώματος (τα λεπτά φύλλα είναι διάφανα και άχρωμα). Χημικά και ανθεκτικά στον παγετό, μονωτικό, μη ευαίσθητο στην κρούση (απορροφητής κραδασμών), μαλακώνει όταν θερμαίνεται (80-120°C), σκληραίνει όταν ψύχεται, η πρόσφυση (προσκόλληση επιφανειών ανόμοιων στερεών και/ή υγρών σωμάτων) είναι εξαιρετικά χαμηλή. Μερικές φορές στη λαϊκή συνείδηση ​​ταυτίζεται με το σελοφάν - ένα παρόμοιο υλικό φυτικής προέλευσης.

Προπυλένιο - προκαλεί αναισθησία (πιο ισχυρό από το αιθυλένιο), έχει γενική τοξική και μεταλλαξιογόνο δράση.

Ανθεκτικό στο νερό, δεν αντιδρά με αλκάλια οποιασδήποτε συγκέντρωσης, με διαλύματα ουδέτερων, όξινων και βασικών αλάτων, οργανικών και ανόργανων οξέων, ακόμη και πυκνού θειικού οξέος, αλλά αποσυντίθεται υπό τη δράση νιτρικού οξέος 50% σε θερμοκρασία δωματίου και υπό την επίδραση υγρού και αερίου χλωρίου και φθορίου. Με την πάροδο του χρόνου, εμφανίζεται θερμική γήρανση.

Πλαστική μεμβράνη (ειδικά φιλμ συσκευασίας, όπως μεμβράνη με φυσαλίδες ή ταινία).

Δοχεία (μπουκάλια, βάζα, κουτιά, δοχεία, ποτιστήρια κήπου, γλάστρες για σπορόφυτα.

Πολυμερείς σωλήνες αποχέτευσης, αποχέτευσης, παροχής νερού και αερίου.

Ηλεκτρομονωτικό υλικό.

Η σκόνη πολυαιθυλενίου χρησιμοποιείται ως κόλλα θερμής τήξης.

Βουτένιο-2 - προκαλεί αναισθησία και έχει ερεθιστικό αποτέλεσμα.

Οι φυσικές ιδιότητες των αλκενίων είναι παρόμοιες με αυτές των αλκανίων, αν και όλα έχουν ελαφρώς χαμηλότερα σημεία τήξης και βρασμού από τα αντίστοιχα αλκάνια. Για παράδειγμα, το πεντάνιο έχει σημείο βρασμού 36 °C και το πεντένιο-1 - 30 °C. Υπό κανονικές συνθήκες, τα αλκένια C 2 - C 4 είναι αέρια. Τα C 5 – C 15 είναι υγρά, ξεκινώντας από τα C 16 είναι στερεά. Τα αλκένια είναι αδιάλυτα στο νερό αλλά πολύ διαλυτά σε οργανικούς διαλύτες.

Τα αλκένια είναι σπάνια στη φύση. Δεδομένου ότι τα αλκένια είναι πολύτιμες πρώτες ύλες για τη βιομηχανική οργανική σύνθεση, έχουν αναπτυχθεί πολλές μέθοδοι για την παρασκευή τους.

1. Η κύρια βιομηχανική πηγή αλκενίων είναι η πυρόλυση των αλκανίων που αποτελούν μέρος του πετρελαίου:

3. Σε εργαστηριακές συνθήκες, τα αλκένια λαμβάνονται με αντιδράσεις απομάκρυνσης, κατά τις οποίες δύο άτομα ή δύο ομάδες ατόμων απομακρύνονται από γειτονικά άτομα άνθρακα και σχηματίζεται ένας επιπλέον δεσμός p. Τέτοιες αντιδράσεις περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

1) Η αφυδάτωση των αλκοολών συμβαίνει όταν θερμαίνονται με παράγοντες αφαίρεσης νερού, για παράδειγμα με θειικό οξύ σε θερμοκρασίες πάνω από 150 ° C:

Όταν το H 2 O αποβάλλεται από τις αλκοόλες, το HBr και το HCl από τα αλκυλαλογονίδια, το άτομο υδρογόνου εξαλείφεται κατά προτίμηση από αυτό των γειτονικών ατόμων άνθρακα που είναι συνδεδεμένο με τον μικρότερο αριθμό ατόμων υδρογόνου (από το λιγότερο υδρογονωμένο άτομο άνθρακα). Αυτό το μοτίβο ονομάζεται κανόνας του Zaitsev.

3) Η αποαλογόνωση συμβαίνει όταν τα διαλογονίδια που έχουν άτομα αλογόνου σε γειτονικά άτομα άνθρακα θερμαίνονται με ενεργά μέταλλα:

CH 2 Br -CHBr -CH 3 + Mg → CH 2 = CH-CH 3 + Mg Br 2.

Οι χημικές ιδιότητες των αλκενίων καθορίζονται από την παρουσία διπλού δεσμού στα μόριά τους. Η πυκνότητα ηλεκτρονίων του δεσμού p είναι αρκετά κινητή και αντιδρά εύκολα με ηλεκτροφιλικά σωματίδια. Επομένως, πολλές αντιδράσεις αλκενίων προχωρούν σύμφωνα με τον μηχανισμό ηλεκτρόφιλη προσθήκη, που δηλώνεται με το σύμβολο A E (από τα αγγλικά, προσθήκη electrophilic). Οι ηλεκτρόφιλες αντιδράσεις προσθήκης είναι ιοντικές διεργασίες που συμβαίνουν σε διάφορα στάδια.

Στο πρώτο στάδιο, ένα ηλεκτρόφιλο σωματίδιο (συχνά αυτό είναι ένα πρωτόνιο H +) αλληλεπιδρά με τα ηλεκτρόνια p του διπλού δεσμού και σχηματίζει ένα σύμπλοκο p, το οποίο στη συνέχεια μετατρέπεται σε καρβοκατιόν σχηματίζοντας έναν ομοιοπολικό δεσμό s μεταξύ το ηλεκτρόφιλο σωματίδιο και ένα από τα άτομα άνθρακα:

αλκενικό σύμπλοκο καρβοκατιόν

Στο δεύτερο στάδιο, το καρβοκατιόν αντιδρά με το ανιόν Χ, σχηματίζοντας έναν δεύτερο δεσμό s λόγω του ζεύγους ηλεκτρονίων του ανιόντος:

Στις ηλεκτρόφιλες αντιδράσεις προσθήκης, ένα ιόν υδρογόνου προσκολλάται στο άτομο άνθρακα στον διπλό δεσμό που έχει μεγαλύτερο αρνητικό φορτίο. Η κατανομή του φορτίου καθορίζεται από τη μετατόπιση της πυκνότητας p-ηλεκτρονίου υπό την επίδραση των υποκαταστατών: .

Οι υποκαταστάτες που δότες ηλεκτρονίων παρουσιάζουν το φαινόμενο +I μετατοπίζουν την πυκνότητα p-ηλεκτρονίου σε ένα πιο υδρογονωμένο άτομο άνθρακα και δημιουργούν ένα μερικό αρνητικό φορτίο σε αυτό. Αυτό εξηγεί Ο κανόνας του Markovnikov: όταν προσθέτουμε πολικά μόρια όπως HX (X = Hal, OH, CN, κ.λπ.) σε ασύμμετρα αλκένια, το υδρογόνο προσκολλάται κατά προτίμηση στο πιο υδρογονωμένο άτομο άνθρακα στον διπλό δεσμό.

Ας δούμε συγκεκριμένα παραδείγματα αντιδράσεων προσθήκης.

1) Υδροαλογόνωση. Όταν τα αλκένια αλληλεπιδρούν με υδραλογονίδια (HCl, HBr), σχηματίζονται αλκυλαλογονίδια:

CH3-CH = CH2 + HBr® CH3-CHBr-CH3.

Τα προϊόντα αντίδρασης καθορίζονται από τον κανόνα του Markovnikov.

Θα πρέπει, ωστόσο, να τονιστεί ότι παρουσία οποιουδήποτε οργανικού υπεροξειδίου, τα πολικά μόρια HX δεν αντιδρούν με αλκένια σύμφωνα με τον κανόνα του Markovnikov:

	R-O-O-R
CH3-CH = CH2 + HBr		CH 3 -CH 2 -CH 2 Br

Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η παρουσία υπεροξειδίου καθορίζει τον ριζικό και όχι ιοντικό μηχανισμό της αντίδρασης.

2) Ενυδάτωση. Όταν τα αλκένια αντιδρούν με το νερό παρουσία ανόργανων οξέων (θειικό, φωσφορικό), σχηματίζονται αλκοόλες. Τα ορυκτά οξέα δρουν ως καταλύτες και είναι πηγές πρωτονίων. Η προσθήκη νερού ακολουθεί επίσης τον κανόνα του Markovnikov:

CH3-CH = CH2 + HON® CH3-CH (OH) -CH3.

3) Αλογόνωση. Τα αλκένια αποχρωματίζουν το βρωμιούχο νερό:

CH 2 = CH 2 + Br 2 ® B-CH 2 - CH 2 Br.

Αυτή η αντίδραση είναι ποιοτική για διπλό δεσμό.

4) Υδρογόνωση. Η προσθήκη υδρογόνου συμβαίνει υπό τη δράση μεταλλικών καταλυτών:

όπου R = H, CH 3, Cl, C 6 H 5, κ.λπ. Το μόριο CH 2 =CHR ονομάζεται μονομερές, η ένωση που προκύπτει ονομάζεται πολυμερές, ο αριθμός n είναι ο βαθμός πολυμερισμού.

Ο πολυμερισμός διαφόρων παραγώγων αλκενίου παράγει πολύτιμα βιομηχανικά προϊόντα: πολυαιθυλένιο, πολυπροπυλένιο, χλωριούχο πολυβινύλιο και άλλα.

Εκτός από την προσθήκη, τα αλκένια υφίστανται επίσης αντιδράσεις οξείδωσης. Κατά την ήπια οξείδωση των αλκενίων με υδατικό διάλυμα υπερμαγγανικού καλίου (αντίδραση Wagner), σχηματίζονται διυδρικές αλκοόλες:

ZSN 2 =CH 2 + 2KMn O 4 + 4H 2 O ® ZNOSN 2 -CH 2 OH + 2MnO 2 ↓ + 2KOH.

Ως αποτέλεσμα αυτής της αντίδρασης, το πορφυρό διάλυμα υπερμαγγανικού καλίου αποχρωματίζεται γρήγορα και κατακρημνίζεται ένα καφέ ίζημα οξειδίου του μαγγανίου (IV). Αυτή η αντίδραση, όπως και η αντίδραση αποχρωματισμού του βρωμιούχου νερού, είναι ποιοτική για διπλό δεσμό. Κατά τη διάρκεια της σοβαρής οξείδωσης των αλκενίων με ένα βραστό διάλυμα υπερμαγγανικού καλίου σε όξινο περιβάλλον, ο διπλός δεσμός σπάει εντελώς με το σχηματισμό κετονών, καρβοξυλικών οξέων ή CO 2, για παράδειγμα:

	[ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕ]
CH3 -CH=CH-CH3		2CH 3 -COOH

Με βάση τα προϊόντα οξείδωσης, μπορεί να προσδιοριστεί η θέση του διπλού δεσμού στο αρχικό αλκένιο.

Όπως όλοι οι άλλοι υδρογονάνθρακες, τα αλκένια καίγονται και, με άφθονο αέρα, σχηματίζουν διοξείδιο του άνθρακα και νερό:

C n H 2 n + Zn / 2O 2 ® n CO 2 + n H 2 O.

Όταν ο αέρας είναι περιορισμένος, η καύση αλκενίων μπορεί να οδηγήσει στο σχηματισμό μονοξειδίου του άνθρακα και νερού:

C n H 2n + nO 2 ® nCO + nH 2 O .

Εάν αναμίξετε ένα αλκένιο με οξυγόνο και περάσετε αυτό το μείγμα πάνω από έναν καταλύτη αργύρου που έχει θερμανθεί στους 200°C, σχηματίζεται ένα οξείδιο αλκενίου (εποξυαλκάνιο), για παράδειγμα:

Σε οποιαδήποτε θερμοκρασία, τα αλκένια οξειδώνονται από το όζον (το όζον είναι ισχυρότερος οξειδωτικός παράγοντας από το οξυγόνο). Εάν το αέριο όζον διέλθει μέσω ενός διαλύματος αλκενίου σε τετραχλωριούχο μεθάνιο σε θερμοκρασίες κάτω από τη θερμοκρασία δωματίου, λαμβάνει χώρα μια αντίδραση προσθήκης και σχηματίζονται τα αντίστοιχα οζονίδια (κυκλικά υπεροξείδια). Τα οζονίδια είναι πολύ ασταθή και μπορούν να εκραγούν εύκολα. Επομένως, συνήθως δεν απομονώνονται, αλλά αμέσως μετά την παραγωγή αποσυντίθενται με νερό - αυτό παράγει καρβονυλικές ενώσεις (αλδεΰδες ή κετόνες), η δομή των οποίων δείχνει τη δομή του αλκενίου που υποβλήθηκε σε οζονισμό.

Τα κατώτερα αλκένια είναι σημαντικά αρχικά υλικά για τη βιομηχανική οργανική σύνθεση. Η αιθυλική αλκοόλη, το πολυαιθυλένιο και το πολυστυρένιο παράγονται από το αιθυλένιο. Το προπένιο χρησιμοποιείται για τη σύνθεση πολυπροπυλενίου, φαινόλης, ακετόνης και γλυκερίνης.

Αλκένια (ολεφίνες, υδρογονάνθρακες αιθυλενίου ντο n H 2n

Ομόλογη σειρά.

αιθένιο (αιθυλένιο)

Το απλούστερο αλκένιο είναι το αιθυλένιο (C 2 H 4). Σύμφωνα με την ονοματολογία IUPAC, τα ονόματα των αλκενίων σχηματίζονται από τα ονόματα των αντίστοιχων αλκανίων αντικαθιστώντας το επίθημα «-ane» με «-ene». Η θέση του διπλού δεσμού υποδεικνύεται με έναν αραβικό αριθμό.

Οι ρίζες υδρογονάνθρακα που σχηματίζονται από αλκένια έχουν το επίθημα "-enil". Ασήμαντα ονόματα: CH 2 =CH- "βινύλι", CH 2 =CH-CH 2 - "αλλύλιο".

Τα άτομα άνθρακα στον διπλό δεσμό βρίσκονται σε κατάσταση υβριδισμού sp2 και έχουν γωνία δεσμού 120°.

Τα αλκένια χαρακτηρίζονται από ισομέρεια του ανθρακικού σκελετού, θέσεις διπλού δεσμού, διακλαδικές και χωρικές.

Φυσικές ιδιότητες

Τα σημεία τήξης και βρασμού των αλκενίων (απλοποιημένα) αυξάνονται με το μοριακό βάρος και το μήκος της ραχοκοκαλιάς του άνθρακα.

Υπό κανονικές συνθήκες, τα αλκένια από C 2 H 4 έως C 4 H 8 είναι αέρια. από πεντένιο C 5 H 10 έως εξαδεκένιο C 17 H 34 συμπεριλαμβανομένων - υγρά, και ξεκινώντας από οκταδεκένιο C 18 H 36 - στερεά. Τα αλκένια είναι αδιάλυτα στο νερό, αλλά είναι πολύ διαλυτά σε οργανικούς διαλύτες.

Αφυδρογόνωση αλκανίων

Αυτή είναι μια από τις βιομηχανικές μεθόδους για την παραγωγή αλκενίων

Υδρογόνωση αλκυνίων

Η μερική υδρογόνωση των αλκυνίων απαιτεί ειδικές συνθήκες και την παρουσία καταλύτη

Ένας διπλός δεσμός είναι ένας συνδυασμός δεσμών σίγμα και π. Ένας δεσμός σίγμα εμφανίζεται όταν τα τροχιακά sp2 επικαλύπτονται αξονικά και ένας δεσμός pi εμφανίζεται όταν υπάρχει πλευρική επικάλυψη.

Ο κανόνας του Zaitsev:

Η αφαίρεση ενός ατόμου υδρογόνου στις αντιδράσεις απομάκρυνσης γίνεται κυρίως από το λιγότερο υδρογονωμένο άτομο άνθρακα.

13. Αλκένια. Δομή. sp 2 υβριδισμός, πολλαπλές παράμετροι σύζευξης. Αντιδράσεις ηλεκτροφιλικής προσθήκης αλογόνων, υδραλογονιδίων, υποχλωριώδους οξέος. Ενυδάτωση αλκενίων. Ο κανόνας του Μορκόβνικοφ. Μηχανισμοί αντιδράσεων.

Αλκένια (ολεφίνες, υδρογονάνθρακες αιθυλενίου) - άκυκλοι ακόρεστοι υδρογονάνθρακες που περιέχουν έναν διπλό δεσμό μεταξύ ατόμων άνθρακα, σχηματίζοντας μια ομόλογη σειρά με τον γενικό τύπο ντο n H 2n

Ένα s- και 2 p-τροχιακά αναμιγνύονται και σχηματίζουν 2 ισοδύναμα sp2-υβριδικά τροχιακά που βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο υπό γωνία 120.

Αν ένας δεσμός σχηματίζεται από περισσότερα από ένα ζευγάρια ηλεκτρονίων, τότε ονομάζεται πολλαπλούς.

Ένας πολλαπλός δεσμός σχηματίζεται όταν υπάρχουν πολύ λίγα ηλεκτρόνια και άτομα δεσμού για κάθε τροχιακό σθένους που σχηματίζει δεσμό του κεντρικού ατόμου ώστε να επικαλύπτεται με οποιοδήποτε τροχιακό του περιβάλλοντος ατόμου.

Ηλεκτρόφιλες αντιδράσεις προσθήκης

Σε αυτές τις αντιδράσεις, το σωματίδιο που επιτίθεται είναι ένα ηλεκτρόφιλο.

Αλογόνωση:

Υδροαλογόνωση

Ηλεκτρόφιλη προσθήκη υδραλογονιδίων στα αλκένια συμβαίνει σύμφωνα με τον κανόνα του Markovnikov

Κανόνας Markovnikov

Προσθήκη υποχλωριώδους οξέος για σχηματισμό χλωροϋδρινών:

Ενυδάτωση

Η προσθήκη νερού στα αλκένια γίνεται παρουσία θειικού οξέος:

Καρβοκατιόν- ένα σωματίδιο στο οποίο ένα θετικό φορτίο συγκεντρώνεται στο άτομο άνθρακα· το άτομο άνθρακα έχει ένα κενό ρ-τροχιακό.

14. Υδρογονάνθρακες αιθυλενίου. Χημικές ιδιότητες: αντιδράσεις με οξειδωτικά μέσα. Καταλυτική οξείδωση, αντίδραση με υπεροξέα, αντίδραση οξείδωσης σε γλυκόλες, με διάσπαση του δεσμού άνθρακα-άνθρακα, οζονισμός. Διαδικασία Wacker. Αντιδράσεις υποκατάστασης.

Αλκένια (ολεφίνες, υδρογονάνθρακες αιθυλενίου) - άκυκλοι ακόρεστοι υδρογονάνθρακες που περιέχουν έναν διπλό δεσμό μεταξύ ατόμων άνθρακα, σχηματίζοντας μια ομόλογη σειρά με τον γενικό τύπο ντο n H 2n

Οξείδωση

Η οξείδωση των αλκενίων μπορεί να συμβεί, ανάλογα με τις συνθήκες και τους τύπους των οξειδωτικών αντιδραστηρίων, τόσο με τη διάσπαση του διπλού δεσμού όσο και με τη διατήρηση του ανθρακικού σκελετού.

Όταν καίγονται στον αέρα, οι ολεφίνες παράγουν διοξείδιο του άνθρακα και νερό.

H 2 C=CH 2 + 3O 2 => 2CO 2 + 2H 2 O

ντο n H 2n+ 3n/O 2 => nCO 2 + nH 2 O – γενικός τύπος

Καταλυτική οξείδωση

Παρουσία αλάτων παλλαδίου, το αιθυλένιο οξειδώνεται σε ακεταλδεΰδη. Η ακετόνη σχηματίζεται από το προπένιο με τον ίδιο τρόπο.

Όταν τα αλκένια εκτίθενται σε ισχυρούς οξειδωτικούς παράγοντες (KMnO 4 ή K 2 Cr 2 O 7 σε H 2 SO 4 ), ο διπλός δεσμός σπάει όταν θερμαίνεται:

Όταν τα αλκένια οξειδώνονται με αραιό διάλυμα υπερμαγγανικού καλίου, σχηματίζονται διατομικές αλκοόλες - γλυκόλες (αντίδραση E.E. Wagner). Η αντίδραση γίνεται στο κρύο.

Τα άκυκλα και τα κυκλικά αλκένια, όταν αντιδρούν με υπεροξέα RCOOOH σε μη πολικό περιβάλλον, σχηματίζουν εποξείδια (οξιράνες), επομένως η ίδια η αντίδραση ονομάζεται αντίδραση εποξείδωσης.

Οζονισμός αλκενίων.

Όταν τα αλκένια αλληλεπιδρούν με το όζον, σχηματίζονται ενώσεις υπεροξειδίου, οι οποίες ονομάζονται οζονίδια. Η αντίδραση των αλκενίων με το όζον είναι η πιο σημαντική μέθοδος για την οξειδωτική διάσπαση των αλκενίων στον διπλό δεσμό

Τα αλκένια δεν υφίστανται αντιδράσεις υποκατάστασης.

Διαδικασία Wacker-η διαδικασία παραγωγής ακεταλδεΰδης με άμεση οξείδωση του αιθυλενίου.

Η διαδικασία Wacker βασίζεται στην οξείδωση του αιθυλενίου με διχλωριούχο παλλάδιο:

CH 2 = CH 2 + PdCl 2 + H 2 O = CH 3 CHO + Pd + 2HCl

15. Αλκένια: χημικές ιδιότητες. Υδρογόνωση. Ο κανόνας του Λεμπέντεφ. Ισομερισμός και ολιγομερισμός αλκενίων. Ριζικός και ιοντικός πολυμερισμός. Η έννοια του πολυμερούς, ολιγομερούς, μονομερούς, στοιχειώδους μονάδας, βαθμός πολυμερισμού. Τελομερισμός και συμπολυμερισμός.

Υδρογόνωση

Η υδρογόνωση των αλκενίων απευθείας με υδρογόνο συμβαίνει μόνο παρουσία καταλύτη. Οι καταλύτες υδρογόνωσης περιλαμβάνουν την πλατίνα, το παλλάδιο και το νικέλιο.

Η υδρογόνωση μπορεί επίσης να πραγματοποιηθεί στην υγρή φάση με ομογενείς καταλύτες

Αντιδράσεις ισομερισμού

Όταν θερμαίνεται, είναι δυνατός ο ισομερισμός των μορίων αλκενίου, ο οποίος

μπορεί να οδηγήσει τόσο σε κίνηση διπλού δεσμού όσο και σε σκελετικές αλλαγές

υδρογονάνθραξ.

CH2=CH-CH2-CH3 CH3-CH=CH-CH3

Αντιδράσεις πολυμερισμού

Αυτός είναι ένας τύπος αντίδρασης προσθήκης. Ο πολυμερισμός είναι η αντίδραση διαδοχικού συνδυασμού πανομοιότυπων μορίων σε μεγαλύτερα μόρια, χωρίς να απομονώνεται κανένα προϊόν χαμηλού μοριακού βάρους. Κατά τη διάρκεια του πολυμερισμού, ένα άτομο υδρογόνου προστίθεται στο πιο υδρογονωμένο άτομο άνθρακα που βρίσκεται στον διπλό δεσμό και το υπόλοιπο του μορίου προστίθεται στο άλλο άτομο άνθρακα.

CH2=CH2 + CH2=CH2 + ... -CH2-CH2-CH2-CH2- ...

ή n CH2=CH2 (-CH2-CH2-)n (πολυαιθυλένιο)

Μια ουσία της οποίας τα μόρια υφίστανται αντίδραση πολυμερισμού ονομάζεται μονομερές. Ένα μόριο μονομερούς πρέπει να έχει τουλάχιστον έναν διπλό δεσμό. Τα πολυμερή που προκύπτουν αποτελούνται από μεγάλο αριθμό επαναλαμβανόμενων αλυσίδων που έχουν την ίδια δομή ( στοιχειώδεις μονάδες).Ο αριθμός που δείχνει πόσες φορές μια δομική (στοιχειώδης) μονάδα επαναλαμβάνεται σε ένα πολυμερές ονομάζεται βαθμό πολυμερισμού(ν).

Ανάλογα με τον τύπο των ενδιάμεσων σωματιδίων που σχηματίζονται κατά τον πολυμερισμό, υπάρχουν 3 μηχανισμοί πολυμερισμού: α) ριζικός. β) κατιονικό; γ) ανιονικό.

Η πρώτη μέθοδος παράγει πολυαιθυλένιο υψηλής πυκνότητας:

Ο καταλύτης της αντίδρασης είναι τα υπεροξείδια.

Η δεύτερη και η τρίτη μέθοδος περιλαμβάνουν τη χρήση οξέων (κατιονικός πολυμερισμός) και οργανομεταλλικών ενώσεων ως καταλυτών.

Στη χημεία ολιγομερές) - ένα μόριο με τη μορφή αλυσίδας του μικρόαριθμός ταυτόσημων συστατικών συνδέσμων.

Τελομερισμός

Ο τελομερισμός είναι ο ολιγομερισμός αλκενίων παρουσία παραγόντων μεταφοράς αλυσίδας (τελογόνα). Ως αποτέλεσμα της αντίδρασης, σχηματίζεται ένα μείγμα ολιγομερών (τελομερών), των οποίων οι ακραίες ομάδες είναι μέρη του τελογόνου. Για παράδειγμα, στην αντίδραση του CCl4 με το αιθυλένιο, το τελογόνο είναι CCl4.

CCl 4 + nCH 2 = CH 2 => Cl(CH 2 CH 2) n CCl 3

Η έναρξη αυτών των αντιδράσεων μπορεί να πραγματοποιηθεί με εκκινητές ριζών ή g-ακτινοβολία.

16. Αλκένια. Αντιδράσεις ριζικής προσθήκης αλογόνων και υδραλογονιδίων (μηχανισμός). Προσθήκη καρβενίων στις ολεφίνες. Αιθυλένιο, προπυλένιο, βουτυλένια. Βιομηχανικές πηγές και κύριες χρήσεις.

Τα αλκένια προσθέτουν εύκολα αλογόνα, ιδιαίτερα χλώριο και βρώμιο (αλογόνωση).

Μια τυπική αντίδραση αυτού του τύπου είναι ο αποχρωματισμός του βρωμιούχου νερού

CH2=CH2 + Br2 → CH2Br-CH2Br (1,2-διβρωμοαιθάνιο)

Ηλεκτρόφιλη προσθήκη υδραλογονιδίων στα αλκένια συμβαίνει σύμφωνα με τον κανόνα του Markovnikov:

Κανόνας Markovnikov: Κατά την προσθήκη πρωτικών οξέων ή νερού σε ασύμμετρα αλκένια ή αλκίνια, προστίθεται υδρογόνο στο πιο υδρογονωμένο άτομο άνθρακα

Ένα υδρογονωμένο άτομο άνθρακα είναι αυτό που έχει υδρογόνο συνδεδεμένο σε αυτό. Πιο υδρογονωμένο - όπου υπάρχει περισσότερο H

Αντιδράσεις προσθήκης καρβενίου

CR 2 καρβένια: - εξαιρετικά αντιδραστικά βραχύβια είδη που μπορούν εύκολα να προστεθούν στον διπλό δεσμό των αλκενίων. Ως αποτέλεσμα της αντίδρασης προσθήκης καρβενίου, σχηματίζονται παράγωγα κυκλοπροπανίου

Το αιθυλένιο είναι μια οργανική χημική ουσία που περιγράφεται με τον τύπο C 2 H 4. Είναι το απλούστερο αλκένιο ( ολεφίνη)χημική ένωση. Υπό κανονικές συνθήκες, είναι ένα άχρωμο εύφλεκτο αέριο με ελαφριά οσμή. Μερικώς διαλυτό στο νερό. Περιέχει διπλό δεσμό και επομένως ανήκει σε ακόρεστους ή ακόρεστους υδρογονάνθρακες. Παίζει εξαιρετικά σημαντικό ρόλο στη βιομηχανία. Το αιθυλένιο είναι η πιο παραγόμενη οργανική ένωση στον κόσμο: Αιθυλενοξείδιο; πολυαιθυλένιο, οξικό οξύ, αιθυλική αλκοόλη.

Βασικές χημικές ιδιότητες(μη με διδάσκετε, απλώς αφήστε τους να είναι εκεί για κάθε περίπτωση, σε περίπτωση που μπορούν να το διαγράψουν)

Το αιθυλένιο είναι μια χημικά δραστική ουσία. Δεδομένου ότι υπάρχει διπλός δεσμός μεταξύ των ατόμων άνθρακα στο μόριο, ένα από αυτά, το οποίο είναι λιγότερο ισχυρό, σπάει εύκολα και στη θέση του δεσμού σπάει η προσκόλληση, η οξείδωση και ο πολυμερισμός των μορίων.

Αλογόνωση:

CH 2 =CH 2 + Br 2 → CH 2 Br-CH 2 Br

Το βρώμιο νερό αποχρωματίζεται. Αυτή είναι μια ποιοτική αντίδραση σε ακόρεστες ενώσεις.

Υδρογόνωση:

CH 2 = CH 2 + H - H → CH 3 - CH 3 (υπό την επίδραση του Ni)

Υδροαλογόνωση:

CH 2 =CH 2 + HBr → CH 3 - CH 2 Br

Ενυδάτωση:

CH 2 = CH 2 + HOH → CH 3 CH 2 OH (υπό την επίδραση ενός καταλύτη)

Αυτή η αντίδραση ανακαλύφθηκε από τον Α.Μ. Butlerov, και χρησιμοποιείται για τη βιομηχανική παραγωγή αιθυλικής αλκοόλης.

Οξείδωση:

Το αιθυλένιο οξειδώνεται εύκολα. Εάν το αιθυλένιο περάσει μέσα από διάλυμα υπερμαγγανικού καλίου, θα αποχρωματιστεί. Αυτή η αντίδραση χρησιμοποιείται για τη διάκριση μεταξύ κορεσμένων και ακόρεστων ενώσεων. Το οξείδιο του αιθυλενίου είναι μια εύθραυστη ουσία· η γέφυρα οξυγόνου σπάει και το νερό ενώνεται, με αποτέλεσμα το σχηματισμό αιθυλενογλυκόλης. Εξίσωση αντίδρασης:

3CH 2 =CH 2 + 2KMnO 4 + 4H 2 O → 3HOH 2 C - CH 2 OH + 2MnO 2 + 2KOH

C 2 H 4 + 3O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O

Πολυμερισμός (παραγωγή πολυαιθυλενίου):

nCH2 =CH2 → (-CH2-CH2-) n

Προπυλένιο(προπένιο) CH 2 = CH-CH 3 - ακόρεστος (ακόρεστος) υδρογονάνθρακας της σειράς αιθυλενίου, εύφλεκτο αέριο. Το προπυλένιο είναι μια αέρια ουσία με χαμηλό σημείο βρασμού t βρασμού = -47,6 °C

Τυπικά, το προπυλένιο απομονώνεται από αέρια διύλισης πετρελαίου (κατά τη διάρκεια πυρόλυσης αργού πετρελαίου, πυρόλυση κλασμάτων βενζίνης) ή συναφή αέρια, καθώς και από αέρια οπτανθρακοποίησης άνθρακα.