Tunni teema: Alkeenid. Alkeenide valmistamine, keemilised omadused ja rakendused.

Tunni eesmärgid ja eesmärgid:

• vaadata üle etüleeni spetsiifilised keemilised omadused ja alkeenide üldised omadused;
• süvendada ja konkretiseerida ?-sidemete mõisteid ja keemiliste reaktsioonide mehhanisme;
• anda esmaseid ideid polümerisatsioonireaktsioonide ja polümeeride struktuuri kohta;
• analüüsida alkeenide tootmise laboratoorseid ja üldisi tööstuslikke meetodeid;
• jätkata õpikuga töötamise oskuse arendamist.

Varustus: seade gaaside tootmiseks, KMnO 4 lahus, etüülalkohol, kontsentreeritud väävelhape, tikud, piirituslamp, liiv, tabelid “Etüleeni molekuli struktuur”, “Alkeenide keemilised põhiomadused”, näidisproovid “Polümeerid”.

TUNNIDE AJAL

I. Organisatsioonimoment

Jätkame alkeenide homoloogsete seeriate uurimist. Täna peame vaatlema alkeenide valmistamise meetodeid, keemilisi omadusi ja rakendusi. Peame iseloomustama kaksiksidemest põhjustatud keemilisi omadusi, omandama esmase arusaama polümerisatsioonireaktsioonidest ning kaaluma alkeenide tootmise laboratoorseid ja tööstuslikke meetodeid.

II. Õpilaste teadmiste aktiveerimine

1. Milliseid süsivesinikke nimetatakse alkeenideks?

1. Millised on nende struktuuri omadused?

1. Millises hübriidseisundis on süsinikuaatomid, mis moodustavad alkeeni molekulis kaksiksideme?

Alumine rida: alkeenid erinevad alkaanidest selle poolest, et nende molekulides on üks kaksiksideme, mis määrab alkeenide keemiliste omaduste iseärasused, nende valmistamise ja kasutamise meetodid.

III. Uue materjali õppimine

1. Alkeenide valmistamise meetodid

Koostage reaktsioonivõrrandid, mis kinnitavad alkeenide tootmise meetodeid

– alkaanide krakkimine C 8 H 18 ––> C 4 H 8 + C4H10; (termiline krakkimine temperatuuril 400-700 o C)
oktaan buteenbutaan
– alkaanide dehüdrogeenimine C 4 H 10 ––> C 4 H 8 + H 2; (t, Ni)
butaanbuteen vesinik
– haloalkaanide dehüdrohalogeenimine C 4 H 9 Cl + KOH ––> C 4 H 8 + KCl + H 2 O;
klorobutaanhüdroksiid buteenkloriid vesi
kaalium kaalium
– dihaloalkaanide dehüdrohalogeenimine
– alkoholide dehüdratsioon C 2 H 5 OH ––> C 2 H 4 + H 2 O (kuumutamisel kontsentreeritud väävelhappe juuresolekul)
Pea meeles! Dehüdrogeenimise, dehüdratsiooni, dehüdrohalogeenimise ja dehalogeenimise reaktsioonides tuleb meeles pidada, et eelistatavalt eraldatakse vesinik vähem hüdrogeenitud süsinikuaatomitest (Zaitsevi reegel, 1875).

2. Alkeenide keemilised omadused

Süsinik-süsinik sideme olemus määrab keemiliste reaktsioonide tüübi, milles orgaanilised ained sisenevad. Süsinik-süsinik kaksiksideme olemasolu etüleeni süsivesinike molekulides määrab nende ühendite järgmised omadused:
– kaksiksideme olemasolu võimaldab alkeene klassifitseerida küllastumata ühenditeks. Nende muundumine küllastunud on võimalik ainult liitumisreaktsioonide tulemusena, mis on olefiinide keemilise käitumise peamine tunnus;
– kaksikside esindab olulist elektrontiheduse kontsentratsiooni, seega on liitumisreaktsioonid oma olemuselt elektrofiilsed;
– kaksikside koosneb ühest ja ühest sidemest, mis on üsna kergesti polariseeritav.

Alkeenide keemilisi omadusi iseloomustavad reaktsioonivõrrandid

a) Lisamisreaktsioonid

Pea meeles! Asendusreaktsioonid on iseloomulikud alkaanidele ja kõrgematele tsükloalkaanidele, millel on ainult üksiksidemed, liitumisreaktsioonid on iseloomulikud alkeenidele, dieenidele ja alküünidele, millel on kaksik- ja kolmiksidemed.

Pea meeles! Sideme katkestamiseks on võimalikud järgmised mehhanismid:

a) kui alkeenid ja reaktiiv on mittepolaarsed ühendid, siis -side katkeb, moodustades vaba radikaali:

H 2 C = CH 2 + H: H ––> + +

b) kui alkeen ja reagent on polaarsed ühendid, siis -sideme lõhustumine viib ioonide moodustumiseni:

c) kui molekulis vesinikuaatomeid sisaldavad reagendid liituvad katkendliku sideme kohas, kinnitub vesinik alati rohkem hüdrogeenitud süsinikuaatomiga (Morkovnikovi reegel, 1869).

– polümerisatsioonireaktsioon nCH 2 = CH 2 ––> n – CH 2 – CH 2 –– > (– CH 2 – CH 2 –)n
eteen polüetüleen

b) oksüdatsioonireaktsioon

Laboratoorsed kogemused. Hankige etüleen ja uurige selle omadusi (juhised õpilase laual)

Etüleeni saamise juhend ja sellega katsed

1. Asetage katseklaasi 2 ml kontsentreeritud väävelhapet, 1 ml alkoholi ja väike kogus liiva.
2. Sulgege katseklaas gaasi väljalasketoruga korgiga ja soojendage seda alkohollambi leegis.
3. Laske vabanenud gaas läbi kaaliumpermanganaadi lahuse. Pange tähele lahuse värvimuutust.
4. Süütage gaas gaasi väljalasketoru otsas. Pöörake tähelepanu leegi värvile.

– alkeenid põlevad helendava leegiga. (Miks?)

C 2 H 4 + 3O 2 ––> 2CO 2 + 2H 2 O (täieliku oksüdatsiooni korral on reaktsiooniproduktideks süsinikdioksiid ja vesi)

Kvalitatiivne reaktsioon: "kerge oksüdatsioon (vesilahuses)"

– alkeenid muudavad värvituks kaaliumpermanganaadi lahuse (Wagneri reaktsioon)

Raskemates tingimustes happelises keskkonnas võivad reaktsiooniproduktideks olla näiteks karboksüülhapped (hapete juuresolekul):

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

- katalüütiline oksüdatsioon

Pea meeles peamine!

1. Küllastumata süsivesinikud osalevad aktiivselt liitumisreaktsioonides.
2. Alkeenide reaktsioonivõime tuleneb sellest, et side reagentide mõjul kergesti katkeb.
3. Liitumise tulemusena toimub süsinikuaatomite üleminek sp 2-lt sp 3-le - tekib hübriidseisund. Reaktsiooniproduktil on piirav iseloom.
4. Kui etüleeni, propüleeni ja teisi alkeene kuumutatakse rõhu all või katalüsaatori juuresolekul, ühendatakse nende üksikud molekulid pikkadeks ahelateks – polümeerideks. Polümeeridel (polüetüleen, polüpropüleen) on suur praktiline tähtsus.

3. Alkeenide rakendamine(õpilaste sõnum järgmise kava järgi).

1 – kõrge oktaanarvuga kütuse tootmine;
2 – plastid;
3 – lõhkeained;
4 – antifriis;
5 – lahustid;
6 – puuviljade küpsemise kiirendamiseks;
7 – atseetaldehüüdi tootmine;
8 – sünteetiline kautšuk.

III. Õpitud materjali tugevdamine

Kodutöö:§§ 15, 16, v.a. 1, 2, 3 lk 90, eks. 4, 5 lk 95.

Lihtsaim alkeen on eteen C 2 H 4. IUPAC nomenklatuuri järgi moodustatakse alkeenide nimetused vastavate alkaanide nimedest, asendades järelliide "-ane" "-een"-ga; Kaksiksideme asukoht on tähistatud araabia numbriga.

Etüleeni ruumiline struktuur

Selle seeria esimese esindaja - etüleeni - nime järgi nimetatakse selliseid süsivesinikke etüleeniks.

Nomenklatuur ja isomeeria

Nomenklatuur

Lihtsa ehitusega alkeene nimetatakse sageli, asendades alkaanides sufiksi -aan -üleeniga: etaan - etüleen, propaan - propüleen jne.

Süstemaatilise nomenklatuuri järgi tehakse etüleensüsivesinike nimetused, asendades vastavates alkaanides sufiksi -ane sufiksiga -een (alkaan - alkeen, etaan - eteen, propaan - propeen jne). Peaahela valik ja nimetamise järjekord on sama, mis alkaanide puhul. Kuid kett peab tingimata sisaldama kaksiksidet. Keti nummerdamine algab otsast, millele see ühendus asub kõige lähemal. Näiteks:

Mõnikord kasutatakse ka ratsionaalseid nimetusi. Sel juhul loetakse kõik alkeensüsivesinikud asendatud etüleeniks:

Küllastumata (alkeen) radikaale nimetatakse triviaalsete nimede või süstemaatilise nomenklatuuri järgi:

H2C = CH--vinüül (etenüül)

H2C = CH - CH2 - -allüül (propenüül-2)

Isomerism

Alkeene iseloomustab kahte tüüpi struktuurne isomeeria. Lisaks süsinikskeleti struktuuriga seotud isomeeriale (nagu alkaanide puhul) ilmneb isomeeria sõltuvalt kaksiksideme positsioonist ahelas. See toob kaasa isomeeride arvu suurenemise alkeenide reas.

Alkeenide homoloogse seeria kahel esimesel liikmel (etüleen ja propüleen) ei ole isomeere ja nende struktuuri saab väljendada järgmiselt:

H 2 C = CH 2 etüleen (eteen)

H 2 C = CH - CH 3 propüleen (propeen)

Mitme sideme positsiooni isomeeria

H2C = CH - CH2 - CH3 buteen-1

H3C-CH = CH-CH3buteen-2

Geomeetriline isomeeria - cis-, trans-isomeeria.

See isomeeria on tüüpiline kaksiksidemega ühenditele.

Kui lihtne σ side võimaldab süsinikahela üksikute lülide vaba pöörlemist ümber oma telje, siis kaksiksideme ümber sellist pöörlemist ei toimu. See on geomeetrilise ( cis-, trans-) isomeerid.

Geomeetriline isomeeria on üks ruumilise isomeeria liike.

Isomeere, milles kaksiksideme ühel küljel asuvad samad asendajad (erinevates süsinikuaatomites), nimetatakse cis-isomeerideks ja vastasküljel trans-isomeerideks:

cis- Ja trans- isomeerid erinevad mitte ainult oma ruumilise struktuuri, vaid ka paljude füüsikaliste ja keemiliste omaduste poolest. trans- isomeerid on stabiilsemad kui cis- isomeerid.

Alkeenide valmistamine

Alkeene leidub looduses harva. Tavaliselt eraldatakse gaasilised alkeenid (etüleen, propüleen, butüleenid) nafta rafineerimisgaasidest (krakkimise ajal) või nendega seotud gaasidest, samuti kivisöe koksistamise gaasidest.

Tööstuses saadakse alkeenid alkaanide dehüdrogeenimisel katalüsaatori (Cr 2 O 3) juuresolekul.

Alkaanide dehüdrogeenimine

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

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

Laboratoorsete tootmismeetodite hulgas võib märkida järgmist:

1. Vesinikhalogeniidide eemaldamine alküülhalogeniididest alkoholipõhise leeliselahuse toimel:

2. Atsetüleeni hüdrogeenimine katalüsaatori (Pd) juuresolekul:

H-C ≡ C-H + H2 → H2 C = CH 2

3. Alkoholide dehüdratsioon (vee eemaldamine).
Katalüsaatorina kasutatakse happeid (väävel- või fosforhapet) või Al 2 O 3:

Sellistes reaktsioonides eraldatakse vesinik kõige vähem hüdrogeenitud (väikseima vesinikuaatomite arvuga) süsinikuaatomist (A. M. Zaitsevi reegel):

Füüsikalised omadused

Mõnede alkeenide füüsikalised omadused on näidatud allolevas tabelis. Alkeenide (etüleen, propüleen ja butüleen) homoloogse seeria kolm esimest esindajat on gaasid, alates C5H10-st (amüleen või penteen-1) on vedelikud ja koos C18H36-ga tahked ained. Molekulmassi suurenemisega sulamis- ja keemistemperatuur tõuseb. Normaalse struktuuriga alkeenid keevad kõrgemal temperatuuril kui nende isomeerid, millel on iso struktuur. Keemispunktid cis-isomeerid kõrgemad kui transs-isomeerid ja sulamistemperatuurid on vastupidised.

Alkeenid lahustuvad vees halvasti (samas paremini kui vastavad alkaanid), kuid lahustuvad hästi orgaanilistes lahustites. Etüleen ja propüleen põlevad suitsuse leegiga.

Mõnede alkeenide füüsikalised omadused

Nimi		t pl,°С	t kip, °C
Etüleen (eteen)
Propüleen (propeen)
Butüleen (buteen-1)
cis-buteen-2
Trans-buteen-2
Isobutüleen (2-metüülpropeen)
Amüleen (penteen-1)
Heksüleen (hekseen-1)
Heptüleen (hepteen-1)
Oktüleen (okteen-1)
Nonüleen (nonene-1)
Detsüleen (detsene-1)

Alkeenid on kergelt polaarsed, kuid kergesti polariseeruvad.

Keemilised omadused

Alkeenid on väga reaktiivsed. Nende keemilised omadused määrab peamiselt süsinik-süsinik kaksikside.

π-side, mis on kõige vähem tugev ja ligipääsetavam, puruneb reagendi toimel ning süsinikuaatomite vabanenud valents kulub reagendi molekuli moodustavate aatomite kinnitamiseks. Seda saab esitada diagrammina:

Seega katkeb kaksikside liitumisreaktsioonide käigus justkui poole võrra (sellega, et σ side jääb alles).

Lisaks lisamisele läbivad alkeenid ka oksüdatsiooni- ja polümerisatsioonireaktsioone.

Lisamisreaktsioonid

Enamasti kulgevad liitumisreaktsioonid heterolüütilise tüübi järgi, olles elektrofiilsed liitumisreaktsioonid.

1. Hüdrogeenimine (vesiniku lisamine). Alkeenid, lisades vesinikku katalüsaatorite (Pt, Pd, Ni) juuresolekul, muutuvad küllastunud süsivesinikeks - alkaanideks:

H2C = CH2 + H2 → H3C - CH3 (etaan)

2. Halogeenimine (halogeenide lisamine). Halogeenid lisavad kergesti kaksiksideme lõhustumise kohas, moodustades dihalogeeni derivaate:

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

Kloori ja broomi lisamine on lihtsam ning joodi raskem. Fluor reageerib plahvatuslikult alkeenidega, aga ka alkaanidega.

Võrdle: alkeenides on halogeenimisreaktsioon liitmise, mitte asendamise protsess (nagu alkaanides).

Halogeenimisreaktsioon viiakse tavaliselt läbi lahustis tavalisel temperatuuril.

Broomi ja kloori lisamine alkeenidele toimub pigem ioonse kui radikaalse mehhanismi kaudu. See järeldus tuleneb tõsiasjast, et halogeeni lisamise kiirus ei sõltu kiiritusest, hapniku ja muude radikaalseid protsesse käivitavate või pärssivate reagentide olemasolust. Suure hulga eksperimentaalsete andmete põhjal pakuti selle reaktsiooni jaoks välja mehhanism, mis hõlmas mitut järjestikust etappi. Esimeses etapis toimub halogeenmolekuli polariseerumine π-sideme elektronide toimel. Halogeeniaatom, mis omandab teatud osalise positiivse laengu, moodustab π sideme elektronidega ebastabiilse vaheühendi, mida nimetatakse π kompleksiks või laengu ülekandekompleksiks. Tuleb märkida, et π-kompleksis ei moodusta halogeen suundsidemeid ühegi konkreetse süsinikuaatomiga; selles kompleksis realiseerub lihtsalt π sideme kui doonori elektronpaari ja halogeeni kui aktseptori doonor-aktseptor interaktsioon.

Seejärel muutub π-kompleks tsükliliseks bromooniumiooniks. Selle tsüklilise katiooni moodustumise ajal toimub Br-Br sideme heterolüütiline lõhustumine ja tühi R-hübridiseeritud süsinikuaatomi sp 2 orbitaal kattub R-halogeeni aatomi elektronide "üksiku paari" orbitaal, mis moodustab tsüklilise bromooniumiooni.

Viimases, kolmandas etapis ründab broomianioon nukleofiilse ainena ühte bromooniumiooni süsinikuaatomit. Bromiidiooni nukleofiilne rünnak viib kolmeliikmelise tsükli avanemiseni ja naaberdibromiidi moodustumiseni ( vic- lähedal). Seda etappi võib formaalselt pidada SN 2 nukleofiilseks asenduseks süsinikuaatomi juures, kus lahkuv rühm on Br +.

Selle reaktsiooni tulemust pole raske ennustada: broomianioon ründab karbokatiooni, moodustades dibromoetaani.

Broomi lahuse kiire värvitustamine CCl4-s on üks lihtsamaid küllastamatuse teste, kuna alkeenid, alküünid ja dieenid reageerivad broomiga kiiresti.

Broomi lisamine alkeenidele (broomimisreaktsioon) on kvalitatiivne reaktsioon küllastunud süsivesinikele. Kui küllastumata süsivesinikud lastakse läbi broomivee (broomi lahus vees), siis kollane värvus kaob (küllastunud süsivesinike puhul jääb see alles).

3. Hüdrohalogeenimine (vesinikhalogeniidide lisamine). Alkeenid lisavad kergesti vesinikhalogeniide:

H2C = CH2 + HBr → H3C - CH2Br

Vesinikhalogeniidide lisamisel etüleeni homoloogidele järgitakse V. V. Markovnikovi (1837 - 1904) reeglit: tavatingimustes lisatakse vesinikhalogeniidi vesinik kaksiksideme kohas kõige hüdrogeenitud süsinikuaatomile ja halogeen vähem hüdrogeenitud:

Markovnikovi reeglit saab seletada sellega, et ebasümmeetrilistes alkeenides (näiteks propüleenis) on elektrontihedus jaotunud ebaühtlaselt. Otse kaksiksidemega seotud metüülrühma mõjul nihkub elektronide tihedus selle sideme suunas (äärmise süsinikuaatomini).

Selle nihke tulemusena p-side polariseerub ja süsinikuaatomitele tekivad osalaengud. On lihtne ette kujutada, et positiivselt laetud vesinikuioon (prooton) kinnitub süsinikuaatomiga (elektrofiilne liitmine), millel on osaline negatiivne laeng, ja broomi anioon kinnitub süsiniku külge, millel on osaline positiivne laeng.

See lisandumine on orgaanilise molekuli aatomite vastastikuse mõju tagajärg. Nagu teate, on süsinikuaatomi elektronegatiivsus veidi kõrgem kui vesinikul.

Seetõttu toimub metüülrühmas C-H σ sidemete polarisatsioon, mis on seotud elektronide tiheduse nihkega vesinikuaatomitelt süsinikule. See omakorda põhjustab elektrontiheduse suurenemist kaksiksideme piirkonnas ja eriti selle äärepoolseimas aatomis. Seega toimib metüülrühm, nagu ka teised alküülrühmad, elektronide doonorina. Kuid peroksiidühendite või O 2 juuresolekul (kui reaktsioon on radikaalne), võib see reaktsioon olla vastuolus Markovnikovi reegliga.

Samadel põhjustel järgitakse Markovnikovi reeglit mitte ainult vesinikhalogeniidide, vaid ka muude elektrofiilsete reaktiivide (H 2 O, H 2 SO 4, HOCl, ICl jne) lisamisel ebasümmeetrilistele alkeenidele.

4. Niisutamine (vee lisamine). Katalüsaatorite juuresolekul lisandub vesi alkeenidele, moodustades alkoholid. Näiteks:

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

Oksüdatsioonireaktsioonid

Alkeenid oksüdeeruvad kergemini kui alkaanid. Alkeenide oksüdatsiooni käigus tekkivad produktid ja nende struktuur sõltuvad alkeenide struktuurist ja selle reaktsiooni tingimustest.

1. Põlemine

H 2 C = CH 2 + 3O 2 → 2СO 2 + 2H 2 O

2. Mittetäielik katalüütiline oksüdatsioon

3. Oksüdeerimine tavalisel temperatuuril. Kui etüleen puutub kokku KMnO4 vesilahusega (normaalsetes tingimustes, neutraalses või aluselises keskkonnas - Wagneri reaktsioon), moodustub kahehüdroksüülne alkohol - etüleenglükool:

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

See reaktsioon on kvalitatiivne: kaaliumpermanganaadi lahuse lilla värvus muutub, kui sellele lisatakse küllastumata ühend.

Raskemates tingimustes (KMnO4 oksüdeerimine väävelhappe või kroomisegu juuresolekul) katkeb alkeeni kaksikside, moodustades hapnikku sisaldavaid tooteid:

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

Isomerisatsiooni reaktsioon

Kuumutamisel või katalüsaatorite juuresolekul on alkeenid võimelised isomeriseerima – toimub kaksiksideme liikumine või isostruktuur.

Polümerisatsioonireaktsioonid

Lõhkudes π-sidemeid, saavad alkeenimolekulid üksteisega ühenduda, moodustades pika ahelaga molekule.

Alkeenide esinemine looduses ja füsioloogiline roll

Atsüklilisi alkeene looduses praktiliselt ei leidu. Selle orgaaniliste ühendite klassi lihtsaim esindaja - etüleen C 2 H 4 - on taimede hormoon ja seda sünteesitakse neis väikestes kogustes.

Üks väheseid looduslikke alkeene on muskalur ( cis- trikoseen-9) on emase kodukärbse seksuaalne atraktant (Musca domestica).

Madalamatel alkeenidel on suurtes kontsentratsioonides narkootiline toime. Sarja kõrgemad liikmed põhjustavad ka krampe ja hingamisteede limaskestade ärritust

Üksikud esindajad

Etüleen (eteen) on orgaaniline keemiline ühend, mida kirjeldatakse valemiga C2H4. See on kõige lihtsam alkeen. Sisaldab kaksiksidet ja kuulub seetõttu küllastumata või küllastumata süsivesinike hulka. See mängib tööstuses äärmiselt olulist rolli ja on ka fütohormoon (taimed toodavad madala molekulmassiga orgaanilisi aineid, millel on reguleerivad funktsioonid).

Etüleen – põhjustab anesteesiat, on ärritava ja mutageense toimega.

Etüleen on enim toodetud orgaaniline ühend maailmas; Ülemaailmne etüleeni kogutoodang 2008. aastal oli 113 miljonit tonni ja kasvab jätkuvalt 2–3% aastas.

Etüleen on põhilise orgaanilise sünteesi juhtiv toode ja seda kasutatakse polüetüleeni tootmiseks (1. koht, kuni 60% kogumahust).

Polüetüleen on etüleeni termoplastiline polümeer. Kõige levinum plastik maailmas.

See on valget värvi vahajas mass (õhukesed lehed on läbipaistvad ja värvitud). Keemiline ja külmakindel, isolaator, põrutustundlik (amortisaator), pehmendab kuumutamisel (80-120°C), kõvastub jahutamisel, adhesioon (erinevate tahkete ja/või vedelate kehade pindade nakkuvus) on äärmiselt madal. Mõnikord identifitseeritakse see rahvateadvuses tsellofaaniga - sarnase taimset päritolu materjaliga.

Propüleen - põhjustab anesteesiat (võimsam kui etüleen), omab üldist mürgist ja mutageenset toimet.

Veekindel, ei reageeri igasuguse kontsentratsiooniga leelistega, neutraalsete, happeliste ja aluseliste soolade, orgaaniliste ja anorgaaniliste hapete lahustega, isegi kontsentreeritud väävelhappega, kuid laguneb 50% lämmastikhappe toimel toatemperatuuril ja mõjul vedelast ja gaasilisest kloorist ja fluorist. Aja jooksul toimub termiline vananemine.

Plastkile (eriti pakkekile, näiteks mullikile või teip).

Konteinerid (pudelid, purgid, karbid, kanistrid, aia kastekannud, istikupotid.

Polümeertorud kanalisatsiooni-, drenaaži-, vee- ja gaasivarustuseks.

Elektriisolatsioonimaterjal.

Kuumliimina kasutatakse polüetüleenipulbrit.

Buteen-2 - põhjustab anesteesiat ja on ärritava toimega.

Alkeenide füüsikalised omadused on sarnased alkaanide omadega, kuigi neil kõigil on veidi madalamad sulamis- ja keemistemperatuurid kui vastavatel alkaanidel. Näiteks pentaani keemistemperatuur on 36 °C ja penteen-1 - 30 °C. Normaaltingimustes on alkeenid C2-C4 gaasid. C 5 – C 15 on vedelikud, alates C 16 on tahked ained. Alkeenid on vees lahustumatud, kuid hästi lahustuvad orgaanilistes lahustites.

Alkeene leidub looduses harva. Kuna alkeenid on väärtuslikud toorained tööstuslikuks orgaaniliseks sünteesiks, on nende valmistamiseks välja töötatud palju meetodeid.

1. Alkeenide peamine tööstuslik allikas on naftas sisalduvate alkaanide krakkimine:

3. Laboritingimustes saadakse alkeenid eliminatsioonireaktsioonidega, mille käigus naabersüsinikuaatomitest elimineeritakse kaks aatomit või kaks aatomirühma ning tekib täiendav p-side. Sellised reaktsioonid hõlmavad järgmist.

1) Alkoholide dehüdratsioon toimub siis, kui neid kuumutatakse vett eemaldavate ainetega, näiteks väävelhappega temperatuuril üle 150 ° C:

Kui H2O elimineeritakse alkoholidest, HBr ja HCl alküülhalogeniididest, siis eelistatavalt elimineeritakse vesinikuaatom naabersüsinikuaatomitest, mis on seotud väikseima arvu vesinikuaatomitega (alates vähima hüdrogeenitud süsinikuaatomiga). Seda mustrit nimetatakse Zaitsevi reegliks.

3) Dehalogeenimine toimub siis, kui dihalogeniide, mille külgnevates süsinikuaatomites on halogeeniaatomid, kuumutatakse aktiivsete metallidega:

CH2Br-CHBr-CH3 + Mg → CH2 =CH-CH3 + Mg Br2.

Alkeenide keemilised omadused on määratud kaksiksideme olemasoluga nende molekulides. P-sideme elektrontihedus on üsna liikuv ja reageerib kergesti elektrofiilsete osakestega. Seetõttu kulgevad paljud alkeenide reaktsioonid vastavalt mehhanismile elektrofiilne lisamine, tähistatud sümboliga A E (inglise keelest, additioelektrofiilne). Elektrofiilsed liitumisreaktsioonid on ioonsed protsessid, mis toimuvad mitmes etapis.

Esimeses etapis interakteerub elektrofiilne osake (enamasti on see H + prooton) kaksiksideme p-elektronidega ja moodustab p-kompleksi, mis seejärel muundatakse karbokatiooniks, moodustades sidemete vahel kovalentse s-sideme. elektrofiilne osake ja üks süsinikuaatomitest:

alkeen-p-komplekskarbokatatsioon

Teises etapis reageerib karbokatioon X-aniooniga, moodustades aniooni elektronpaari tõttu teise s-sideme:

Elektrofiilsetes liitumisreaktsioonides kinnitub vesinikioon kaksiksideme süsinikuaatomi külge, millel on suurem negatiivne laeng. Laengu jaotuse määrab p-elektronite tiheduse nihe asendajate mõjul: .

Elektrone loovutavad asendajad, millel on +I efekt, nihutavad p-elektronide tiheduse rohkem hüdrogeenitud süsinikuaatomile ja tekitavad sellele osalise negatiivse laengu. See selgitab Markovnikovi reegel: polaarsete molekulide nagu HX (X = Hal, OH, CN jne) lisamisel ebasümmeetrilistele alkeenidele kinnitub vesinik eelistatavalt rohkem hüdrogeenitud süsinikuaatomiga kaksiksideme juures.

Vaatame konkreetseid näiteid liitmisreaktsioonidest.

1) Hüdrohalogeenimine. Kui alkeenid interakteeruvad vesinikhalogeniididega (HCl, HBr), tekivad alküülhalogeniidid:

CH3-CH = CH2 + HBr® CH3-CHBr-CH3.

Reaktsiooniproduktid määratakse Markovnikovi reegliga.

Siiski tuleb rõhutada, et orgaanilise peroksiidi juuresolekul ei reageeri polaarsed HX-molekulid alkeenidega Markovnikovi reegli kohaselt:

	R-O-O-R
CH3-CH = CH2 + HBr		CH3-CH2-CH2Br

See on tingitud asjaolust, et peroksiidi olemasolu määrab reaktsiooni radikaalse, mitte ioonse mehhanismi.

2) Niisutus. Kui alkeenid reageerivad veega mineraalhapete (väävel-, fosforhape) juuresolekul, tekivad alkoholid. Mineraalhapped toimivad katalüsaatoritena ja on prootonite allikad. Vee lisamine järgib ka Markovnikovi reeglit:

CH3-CH = CH2 + HON® CH3-CH(OH)-CH3.

3) Halogeenimine. Alkeenid muudavad broomivee värvi:

CH2 = CH2 + Br2® B-CH2-CH2Br.

See reaktsioon on kaksiksideme jaoks kvalitatiivne.

4) Hüdrogeenimine. Vesiniku lisamine toimub metallkatalüsaatorite toimel:

kus R = H, CH3, Cl, C6H5 jne. CH 2 =CHR molekuli nimetatakse monomeeriks, saadud ühendit nimetatakse polümeeriks, arv n on polümerisatsiooniaste.

Erinevate alkeeni derivaatide polümeriseerimisel saadakse väärtuslikke tööstustooteid: polüetüleen, polüpropüleen, polüvinüülkloriid jt.

Lisaks lisandumisele läbivad alkeenid ka oksüdatsioonireaktsioone. Alkeenide kergel oksüdeerimisel kaaliumpermanganaadi vesilahusega (Wagneri reaktsioon) tekivad kahehüdroksüülsed alkoholid:

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

Selle reaktsiooni tulemusena muutub lilla kaaliumpermanganaadi lahus kiiresti värviks ja sadestub pruun mangaan(IV)oksiidi sade. See reaktsioon, nagu ka broomivee värvitustamise reaktsioon, on kaksiksideme jaoks kvalitatiivne. Alkeenide tugeval oksüdeerimisel kaaliumpermanganaadi keeva lahusega happelises keskkonnas katkeb kaksikside täielikult ketoonide, karboksüülhapete või CO 2 moodustumisega, näiteks:

	[ABOUT]
CH3-CH=CH-CH3		2CH3-COOH

Oksüdatsiooniproduktide põhjal saab määrata kaksiksideme positsiooni algses alkeenis.

Nagu kõik teised süsivesinikud, põlevad alkeenid ja rohke õhuga moodustavad süsinikdioksiidi ja vett:

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

Kui õhk on piiratud, võib alkeenide põlemine põhjustada süsinikmonooksiidi ja vee moodustumist:

C n H 2n + nO 2 ® nCO + nH 2 O.

Kui segate alkeeni hapnikuga ja juhite selle segu 200 °C-ni kuumutatud hõbekatalüsaatorile, moodustub alkeenoksiid (epoksüalkaan), näiteks:

Mis tahes temperatuuril alkeenid oksüdeeritakse osooni toimel (osoon on tugevam oksüdeerija kui hapnik). Kui osoonigaas lastakse läbi alkeeni lahuse metaantetrakloriidis temperatuuril alla toatemperatuuri, toimub liitumisreaktsioon ja moodustuvad vastavad osoniidid (tsüklilised peroksiidid). Osoniidid on väga ebastabiilsed ja võivad kergesti plahvatada. Seetõttu neid tavaliselt ei isoleerita, vaid lagundatakse kohe pärast tootmist veega – nii tekivad karbonüülühendid (aldehüüdid või ketoonid), mille struktuur näitab osoonimisel kasutatud alkeeni struktuuri.

Madalamad alkeenid on tööstusliku orgaanilise sünteesi olulised lähteained. Etüleenist toodetakse etüülalkoholi, polüetüleeni ja polüstüreeni. Propeeni kasutatakse polüpropüleeni, fenooli, atsetooni ja glütseriini sünteesiks.

Alkeenid (olefiinid, etüleeni süsivesinikud C n H 2n

Homoloogne seeria.

eteen (etüleen)

Lihtsaim alkeen on etüleen (C 2 H 4). IUPAC-i nomenklatuuri järgi moodustatakse alkeenide nimetused vastavate alkaanide nimedest, asendades järelliide “-ane” “-ene”-ga; Kaksiksideme asukoht on tähistatud araabia numbriga.

Alkeenidest moodustunud süsivesinikradikaalidel on järelliide "-enil". Triviaalsed nimed: CH 2 =CH- "vinüül", CH 2 =CH-CH 2 - "allüül".

Kaksiksideme süsinikuaatomid on sp2 hübridisatsiooni olekus ja nende sideme nurk on 120°.

Alkeene iseloomustab süsiniku skeleti isomeeria, kaksiksideme positsioonid, klassidevaheline ja ruumiline.

Füüsikalised omadused

Alkeenide sulamis- ja keemistemperatuurid (lihtsustatud) suurenevad koos molekulmassi ja süsiniku karkassi pikkusega.

Normaaltingimustes on C 2 H 4 kuni C 4 H 8 alkeenid gaasid; penteenist C 5 H 10 kuni heksadetseeni C 17 H 34 (kaasa arvatud) - vedelikud ja alates oktadetseenist C 18 H 36 - tahked ained. Alkeenid ei lahustu vees, kuid lahustuvad hästi orgaanilistes lahustites.

Alkaanide dehüdrogeenimine

See on üks tööstuslikke meetodeid alkeenide tootmiseks

Alküünide hüdrogeenimine

Alküünide osaline hüdrogeenimine nõuab eritingimusi ja katalüsaatori olemasolu

Kaksikside on sigma- ja pi-sidemete kombinatsioon. Sigma side tekib siis, kui sp2 orbitaalid kattuvad aksiaalselt, ja pi side tekib külgmise kattumise korral.

Zaitsevi reegel:

Vesiniku aatomi eemaldamine eliminatsioonireaktsioonides toimub valdavalt kõige vähem hüdrogeenitud süsinikuaatomist.

13. Alkeenid. Struktuur. sp 2 hübridisatsioon, mitu sidumisparameetrit. Halogeenide, vesinikhalogeniidide, hüpokloorhappe elektrofiilse lisamise reaktsioonid. Alkeenide hüdratsioon. Morkovnikovi valitsemine. Reaktsioonide mehhanismid.

Alkeenid (olefiinid, etüleeni süsivesinikud) - atsüklilised küllastumata süsivesinikud, mis sisaldavad ühte kaksiksidet süsinikuaatomite vahel, moodustades homoloogse rea üldvalemiga C n H 2n

Üks s- ja 2 p-orbitaali segunevad ja moodustavad 2 ekvivalentset sp2-hübriidorbitaali, mis asuvad samal tasapinnal 120 nurga all.

Kui sideme moodustab rohkem kui üks elektronide paar, siis seda nimetatakse mitmekordne.

Mitmikside tekib siis, kui keskaatomi iga sidet moodustava valentsorbitaali jaoks on liiga vähe elektrone ja sideaatomeid, et kattuda ümbritseva aatomi orbitaaliga.

Elektrofiilsed liitumisreaktsioonid

Nendes reaktsioonides on ründavaks osakeseks elektrofiil.

Halogeenimine:

Hüdrohalogeenimine

Vesinikhalogeniidide elektrofiilne lisamine alkeenidele toimub Markovnikovi reegli kohaselt

Markovnikovi valitsemine

Hüpokloorhappe lisamine klorohüdriinide moodustamiseks:

Niisutus

Vee lisamine alkeenidele toimub väävelhappe juuresolekul:

Karbokatsioon- osake, milles positiivne laeng on koondunud süsinikuaatomile; süsinikuaatomil on vaba p-orbitaal.

14. Etüleensüsivesinikud. Keemilised omadused: reaktsioonid oksüdeerivate ainetega. Katalüütiline oksüdatsioon, reaktsioon perhapetega, oksüdatsioonireaktsioon glükoolideks, süsinik-süsinik sideme lõhustamisega, osoonimine. Wackeri protsess. Asendusreaktsioonid.

Alkeenid (olefiinid, etüleeni süsivesinikud) - atsüklilised küllastumata süsivesinikud, mis sisaldavad ühte kaksiksidet süsinikuaatomite vahel, moodustades homoloogse rea üldvalemiga C n H 2n

Oksüdatsioon

Alkeenide oksüdeerumine võib toimuda olenevalt oksüdeerivate reaktiivide tingimustest ja tüüpidest nii kaksiksideme lõhustamisega kui ka süsinikskeleti säilimisega.

Õhus põletades toodavad olefiinid süsihappegaasi ja vett.

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

C n H 2n+ 3n/O 2 => nCO 2 + nH 2 O – üldvalem

Katalüütiline oksüdatsioon

Pallaadiumisoolade juuresolekul oksüdeeritakse etüleen atseetaldehüüdiks. Atsetoon tekib propeenist samamoodi.

Kui alkeenid puutuvad kokku tugevate oksüdeerivate ainetega (KMnO 4 või K 2 Cr 2 O 7 H 2 SO 4-s), katkeb kaksikside kuumutamisel:

Kui alkeenid oksüdeeritakse kaaliumpermanganaadi lahjendatud lahusega, tekivad kahehüdroksüülsed alkoholid - glükoolid (E.E. Wagneri reaktsioon). Reaktsioon toimub külmas.

Atsüklilised ja tsüklilised alkeenid, reageerides perhapetega RCOOOH mittepolaarses keskkonnas, moodustavad epoksiide (oksiraanid), mistõttu reaktsiooni ennast nimetatakse epoksüdatsioonireaktsiooniks.

Alkeenide osoonimine.

Kui alkeenid interakteeruvad osooniga, tekivad peroksiidühendid, mida nimetatakse osoniidideks. Alkeenide reaktsioon osooniga on kõige olulisem meetod alkeenide oksüdatiivseks lõhustamiseks kaksiksideme juures

Alkeenid ei läbi asendusreaktsioone.

Wackeri protsess- atseetaldehüüdi tootmise protsess etüleeni otsesel oksüdatsioonil.

Wackeri protsess põhineb etüleeni oksüdeerimisel pallaadiumdikloriidiga:

CH2 = CH2 + PdCl2 + H2O = CH3CHO + Pd + 2HCl

15. Alkeenid: keemilised omadused. Hüdrogeenimine. Lebedevi reegel. Alkeenide isomerisatsioon ja oligomerisatsioon. Radikaalne ja ioonne polümerisatsioon. Polümeeri, oligomeeri, monomeeri, elementaarühiku, polümerisatsiooniastme mõiste. Telomerisatsioon ja kopolümerisatsioon.

Hüdrogeenimine

Alkeenide hüdrogeenimine otse vesinikuga toimub ainult katalüsaatori juuresolekul. Hüdrogeenimiskatalüsaatorite hulka kuuluvad plaatina, pallaadium ja nikkel.

Hüdrogeenimist saab läbi viia ka vedelas faasis homogeensete katalüsaatoritega

Isomerisatsioonireaktsioonid

Kuumutamisel on võimalik alkeeni molekulide isomerisatsioon, mis

võib põhjustada nii kaksiksideme liikumist kui ka skeleti muutusi

süsivesinik.

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

Polümerisatsioonireaktsioonid

See on teatud tüüpi liitmisreaktsioon. Polümerisatsioon on identsete molekulide järjestikuse kombineerimise reaktsioon suuremateks molekulideks, eraldamata madala molekulmassiga toodet. Polümerisatsiooni käigus lisatakse kaksiksideme juures kõige enam hüdrogeenitud süsinikuaatomile vesinikuaatom ja ülejäänud molekul lisatakse teisele süsinikuaatomile.

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

või n CH2=CH2 (-CH2-CH2-)n (polüetüleen)

Ainet, mille molekulid läbivad polümerisatsioonireaktsiooni, nimetatakse monomeer. Monomeeri molekulis peab olema vähemalt üks kaksikside. Saadud polümeerid koosnevad suurest hulgast korduvatest ahelatest, millel on sama struktuur ( elementaarühikud). Nimetatakse arvu, mis näitab, mitu korda kordub struktuurne (elementaar)üksus polümeeris polümerisatsiooniaste(n).

Sõltuvalt polümerisatsiooni käigus tekkivate vaheosakeste tüübist on 3 polümerisatsioonimehhanismi: a) radikaal; b) katioonsed; c) anioonsed.

Esimese meetodiga saadakse suure tihedusega polüetüleeni:

Reaktsiooni katalüsaatoriks on peroksiidid.

Teine ja kolmas meetod hõlmavad hapete (katioonne polümerisatsioon) ja metallorgaaniliste ühendite kasutamist katalüsaatoritena.

Keemias oligomeer) – ahela kujul olev molekul väike identsete koostisosade arv.

Telomerisatsioon

Telomerisatsioon on alkeenide oligomerisatsioon ahela ülekandeainete (telogeenide) juuresolekul. Reaktsiooni tulemusena moodustub oligomeeride (telomeeride) segu, mille lõpprühmad on telogeeni osad. Näiteks CCl4 reaktsioonis etüleeniga on telogeeniks CCl4.

CCl4 + nCH2 =CH2 => Cl(CH2CH2)nCCl3

Neid reaktsioone saab käivitada radikaalsete initsiaatorite või g-kiirgusega.

16. Alkeenid. Halogeenide ja vesinikhalogeniidide radikaalse liitumise reaktsioonid (mehhanism). Karbeenide lisamine olefiinidele. Etüleen, propüleen, butüleen. Tööstuslikud allikad ja peamised kasutusalad.

Alkeenid lisavad kergesti halogeene, eriti kloori ja broomi (halogeenimine).

Seda tüüpi tüüpiline reaktsioon on broomivee värvimuutus

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

Vesinikhalogeniidide elektrofiilne lisamine alkeenidele toimub vastavalt Markovnikovi reeglile:

Markovnikovi valitsemine: protoonsete hapete või vee lisamisel ebasümmeetrilistele alkeenidele või alküünidele lisatakse vesinik kõige enam hüdrogeenitud süsinikuaatomile

Hüdrogeenitud süsinikuaatom on see, mille külge on kinnitatud vesinik. Enim hüdrogeenitud – kus on kõige rohkem H

Karbeeni liitumisreaktsioonid

CR 2 karbeenid: - väga reaktiivsed lühiealised liigid, mis võivad kergesti liituda alkeenide kaksiksidemega. Karbeeni liitumisreaktsiooni tulemusena tekivad tsüklopropaani derivaadid

Etüleen on orgaaniline kemikaal, mida kirjeldatakse valemiga C2H4. Kas kõige lihtsam alkeen ( olefiin)ühend. Tavatingimustes on see nõrga lõhnaga värvitu kergestisüttiv gaas. Vees osaliselt lahustuv. Sisaldab kaksiksidet ja kuulub seetõttu küllastumata või küllastumata süsivesinike hulka. Mängib tööstuses äärmiselt olulist rolli. Etüleen on maailmas enim toodetud orgaaniline ühend: etüleenoksiid; polüetüleen, äädikhape, etüülalkohol.

Põhilised keemilised omadused(ära mind õpeta, lase neil igaks juhuks kohal olla, juhuks, kui nad saavad selle maha kanda)

Etüleen on keemiliselt aktiivne aine. Kuna molekulis on süsinikuaatomite vahel kaksikside, puruneb üks neist, mis on vähem tugev, kergesti ja sideme katkemise kohas toimub molekulide kinnitumine, oksüdatsioon ja polümerisatsioon.

Halogeenimine:

CH2 =CH2 + Br2 → CH2Br-CH2Br

Broomivesi muutub värvituks. See on kvalitatiivne reaktsioon küllastumata ühenditele.

Hüdrogeenimine:

CH 2 = CH 2 + H - H → CH 3 - CH 3 (Ni mõjul)

Hüdrohalogeenimine:

CH2 =CH2 + HBr → CH3 - CH2Br

Niisutus:

CH 2 =CH 2 + HOH → CH 3 CH 2 OH (katalüsaatori mõjul)

Selle reaktsiooni avastas A.M. Butlerov ja seda kasutatakse etüülalkoholi tööstuslikuks tootmiseks.

Oksüdatsioon:

Etüleen oksüdeerub kergesti. Kui etüleen lastakse läbi kaaliumpermanganaadi lahuse, muutub see värvituks. Seda reaktsiooni kasutatakse küllastunud ja küllastumata ühendite eristamiseks. Etüleenoksiid on habras aine, hapnikusild puruneb ja vesi liitub, mille tulemusena moodustub etüleenglükool. Reaktsiooni võrrand:

3CH2 =CH2 + 2KMnO4 + 4H2O → 3HOH2C - CH2OH + 2MnO2 + 2KOH

C2H4 + 3O2 → 2CO2 + 2H2O

Polümerisatsioon (polüetüleeni tootmine):

nCH2 =CH2 → (-CH2-CH2-) n

Propüleen(propeen) CH 2 = CH-CH 3 - küllastumata (küllastumata) süsivesinik etüleeni seeriast, tuleohtlik gaas. Propüleen on gaasiline aine madala keemistemperatuuriga t keemistemperatuur = −47,6 °C

Tavaliselt eraldatakse propüleen nafta rafineerimisgaasidest (toornafta krakkimise, bensiinifraktsioonide pürolüüsi käigus) või sellega seotud gaasidest, samuti kivisöe koksistamise gaasidest.