Tema e mësimit: Alkenet. Përgatitja, vetitë kimike dhe aplikimet e alkeneve.

Qëllimet dhe objektivat e mësimit:

• të shqyrtojë vetitë kimike specifike të etilenit dhe vetitë e përgjithshme të alkeneve;
• të thellojë dhe të konkretizojë konceptet e?-lidhjeve dhe mekanizmat e reaksioneve kimike;
• të japë ide fillestare për reaksionet e polimerizimit dhe strukturën e polimereve;
• të analizojë metodat laboratorike dhe të përgjithshme industriale për prodhimin e alkeneve;
• vazhdojnë të zhvillojnë aftësinë për të punuar me tekstin shkollor.

Pajisjet: pajisje për prodhimin e gazrave, tretësirë ​​KMnO 4, alkool etilik, acid sulfurik i koncentruar, shkrepse, llambë alkooli, rërë, tabela “Struktura e molekulës së etilenit”, “Vetitë kimike themelore të alkeneve”, mostrat demonstruese “Polimerët”.

GJATË KLASËVE

I. Momenti organizativ

Vazhdojmë të studiojmë serinë homologe të alkeneve. Sot duhet të shikojmë metodat e përgatitjes, vetitë kimike dhe aplikimet e alkeneve. Ne duhet të karakterizojmë vetitë kimike të shkaktuara nga lidhja e dyfishtë, të fitojmë një kuptim fillestar të reaksioneve të polimerizimit dhe të shqyrtojmë metodat laboratorike dhe industriale për prodhimin e alkeneve.

II. Aktivizimi i njohurive të nxënësve

1. Cilat hidrokarbure quhen alkene?

1. Cilat janë veçoritë e strukturës së tyre?

1. Në çfarë gjendje hibride janë atomet e karbonit që formojnë një lidhje të dyfishtë në një molekulë alkeni?

Në fund të fundit: alkenet ndryshojnë nga alkanet në praninë e një lidhjeje të dyfishtë në molekulat e tyre, e cila përcakton veçoritë e vetive kimike të alkeneve, metodat e përgatitjes dhe përdorimit të tyre.

III. Mësimi i materialit të ri

1. Metodat për prodhimin e alkeneve

Hartoni ekuacionet e reaksionit që vërtetojnë metodat për prodhimin e alkeneve

– plasaritja e alkaneve C 8 H 18 ––> C 4 H 8 + C4H10; (plasaritje termike në 400-700 o C)
oktan buten butan
– dehidrogjenimi i alkaneve C 4 H 10 ––> C 4 H 8 + H 2; (t, Ni)
hidrogjen butan buten
– dehidrohalogjenimi i haloalkaneve C 4 H 9 Cl + KOH ––> C 4 H 8 + KCl + H 2 O;
hidroksid klorobutan uji klorur buteni
kalium potasium
– dehidrohalogjenimi i dihaloalkaneve
– dehidratimi i alkooleve C 2 H 5 OH ––> C 2 H 4 + H 2 O (kur nxehet në prani të acidit sulfurik të koncentruar)
Mbani mend! Në reaksionet e dehidrogjenimit, dehidrimit, dehidrohalogjenimit dhe dehalogjenimit, duhet të mbahet mend se hidrogjeni abstraktohet me preferencë nga atomet e karbonit më pak të hidrogjenizuar (rregulli i Zaitsev, 1875).

2. Vetitë kimike të alkeneve

Natyra e lidhjes karbon-karbon përcakton llojin e reaksioneve kimike në të cilat hyjnë substancat organike. Prania e një lidhjeje të dyfishtë karbon-karbon në molekulat e hidrokarbureve të etilenit përcakton tiparet e mëposhtme të këtyre komponimeve:
– prania e një lidhjeje të dyfishtë lejon që alkenet të klasifikohen si përbërës të pangopur. Shndërrimi i tyre në të ngopura është i mundur vetëm si rezultat i reaksioneve të shtimit, që është tipari kryesor i sjelljes kimike të olefinave;
– lidhja e dyfishtë përfaqëson një përqendrim të konsiderueshëm të densitetit të elektroneve, kështu që reaksionet e shtimit janë të natyrës elektrofilike;
– një lidhje e dyfishtë përbëhet nga një - dhe një - lidhje, e cila polarizohet mjaft lehtë.

Ekuacionet e reaksionit që karakterizojnë vetitë kimike të alkeneve

a) Reaksionet e shtimit

Mbani mend! Reaksionet e zëvendësimit janë karakteristike për alkanet dhe cikloalkanet më të larta, të cilat kanë vetëm lidhje të vetme; reaksionet e shtimit janë karakteristikë për alkenet, dienet dhe alkinet, të cilat kanë lidhje të dyfishta dhe të trefishta.

Mbani mend! Mekanizmat e mëposhtëm për thyerjen e lidhjes janë të mundshme:

a) nëse alkenet dhe reagjenti janë komponime jo polare, atëherë lidhja thyhet për të formuar një radikal të lirë:

H 2 C = CH 2 + H: H ––> + +

b) nëse alkeni dhe reagjenti janë komponime polare, atëherë ndarja e lidhjes çon në formimin e joneve:

c) kur reagentët që përmbajnë atome hidrogjeni në molekulë bashkohen në vendin e një lidhjeje të thyer, hidrogjeni gjithmonë ngjitet me një atom karboni më të hidrogjenizuar (rregulli i Morkovnikov, 1869).

– reaksioni i polimerizimit nCH 2 = CH 2 ––> n – CH 2 – CH 2 –– > (– CH 2 – CH 2 –)n
eten polietileni

b) reaksion oksidimi

Përvoja laboratorike. Merrni etilenin dhe studioni vetitë e tij (udhëzime në tavolinat e studentëve)

Udhëzime për marrjen e etilenit dhe eksperimentet me të

1. Vendosni 2 ml acid sulfurik të koncentruar, 1 ml alkool dhe një sasi të vogël rëre në një epruvetë.
2. Mbylleni epruvetën me një tapë me një tub dalje gazi dhe ngroheni në flakën e një llambë alkooli.
3. Kaloni gazin e liruar përmes një tretësire me permanganat kaliumi. Vini re ndryshimin e ngjyrës së tretësirës.
4. Ndizni gazin në fund të tubit të daljes së gazit. Kushtojini vëmendje ngjyrës së flakës.

– alkenet digjen me një flakë ndriçuese. (Pse?)

C 2 H 4 + 3O 2 ––> 2CO 2 + 2H 2 O (me oksidim të plotë, produktet e reaksionit janë dioksidi i karbonit dhe uji)

Reagimi cilësor: "oksidim i lehtë (në tretësirë ​​ujore)"

– alkenet çngjyrosin një tretësirë ​​të permanganatit të kaliumit (reaksioni i Wagnerit)

Në kushte më të rënda në një mjedis acid, produktet e reagimit mund të jenë acide karboksilike, për shembull (në prani të acideve):

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

– oksidimi katalitik

Mos harroni gjënë kryesore!

1. Hidrokarburet e pangopura marrin pjesë aktive në reaksionet e shtimit.
2. Reaktiviteti i alkeneve është për faktin se lidhja thyhet lehtësisht nën ndikimin e reagentëve.
3. Si rezultat i shtesës, kalimi i atomeve të karbonit nga sp 2 në sp 3 - ndodh një gjendje hibride. Produkti i reagimit ka karakter kufizues.
4. Kur etilen, propileni dhe alkenet e tjera nxehen nën presion ose në prani të një katalizatori, molekulat e tyre individuale kombinohen në zinxhirë të gjatë - polimere. Polimeret (polietileni, polipropileni) kanë një rëndësi të madhe praktike.

3. Zbatimi i alkeneve(mesazhi i studentit sipas planit të mëposhtëm).

1 – prodhimi i karburantit me numër të lartë oktani;
2 – plastika;
3 – eksploziv;
4 – antifriz;
5 – tretës;
6 – për të përshpejtuar pjekjen e frutave;
7 – prodhimi i acetaldehidit;
8 - gome sintetike.

III. Përforcimi i materialit të mësuar

Detyre shtepie:§§ 15, 16, p.sh. 1, 2, 3 f. 90, sh. 4, 5 f. 95.

Alkeni më i thjeshtë është eteni C 2 H 4. Sipas nomenklaturës IUPAC, emrat e alkeneve formohen nga emrat e alkaneve përkatëse duke zëvendësuar prapashtesën “-ane” me “-ene”; Pozicioni i lidhjes së dyfishtë tregohet me një numër arab.

Struktura hapësinore e etilenit

Me emrin e përfaqësuesit të parë të kësaj serie - etilen - hidrokarbure të tilla quhen etilen.

Nomenklatura dhe izomeria

Nomenklatura

Alkenet me strukturë të thjeshtë emërtohen shpesh duke zëvendësuar prapashtesën -ane te alkanet me -ylene: etani - etilen, propan - propilen etj.

Sipas nomenklaturës sistematike, emrat e hidrokarbureve të etilenit bëhen duke zëvendësuar prapashtesën -ane në alkanet përkatëse me prapashtesën -ene (alkan - alken, etan - eten, propan - propen, etj.). Zgjedhja e vargut kryesor dhe rendi i emërtimit janë të njëjta si për alkanet. Sidoqoftë, zinxhiri duhet të përfshijë domosdoshmërisht një lidhje të dyfishtë. Numërimi i zinxhirit fillon nga fundi në të cilin kjo lidhje ndodhet më afër. Për shembull:

Ndonjëherë përdoren edhe emra racionalë. Në këtë rast, të gjitha hidrokarburet e alkenit konsiderohen si etilen i zëvendësuar:

Radikalët e pangopur (alken) quhen me emra të parëndësishëm ose me nomenklaturë sistematike:

H2C = CH - - vinil (etenil)

H2C = CH - CH 2 - -alil (propenil-2)

Izomerizmi

Alkenet karakterizohen nga dy lloje të izomerizmit strukturor. Përveç izomerizmit të lidhur me strukturën e skeletit të karbonit (si tek alkanet), izomerizmi shfaqet në varësi të pozicionit të lidhjes dyfishe në zinxhir. Kjo çon në një rritje të numrit të izomerëve në serinë e alkeneve.

Dy anëtarët e parë të serisë homologe të alkeneve - (etilen dhe propileni) - nuk kanë izomere dhe struktura e tyre mund të shprehet si më poshtë:

H2C = CH2 etilen (eten)

H 2 C = CH - CH 3 propileni (propen)

Izomerizmi i pozicionit të lidhjes së shumëfishtë

H 2 C = CH - CH 2 - CH 3 buten-1

H 3 C - CH = CH - CH 3 buten-2

Izomerizmi gjeometrik - cis-, trans-izomeria.

Ky izomerizëm është tipik për komponimet me një lidhje të dyfishtë.

Nëse një lidhje e thjeshtë σ lejon rrotullimin e lirë të lidhjeve individuale të zinxhirit të karbonit rreth boshtit të tij, atëherë një rrotullim i tillë nuk ndodh rreth një lidhje dyfishe. Kjo është arsyeja e shfaqjes së gjeometrisë ( cis-, trans-) izomere.

Izomerizmi gjeometrik është një nga llojet e izomerizmit hapësinor.

Izomerët në të cilët të njëjtët zëvendësues (në atome të ndryshëm karboni) ndodhen në njërën anë të lidhjes dyfishe quhen cis-izomerë, dhe në anën e kundërt - trans-izomere:

cis- Dhe ekstazë - izomerët ndryshojnë jo vetëm në strukturën e tyre hapësinore, por edhe në shumë veti fizike dhe kimike. ekstazë - izomerët janë më të qëndrueshëm se cis- izomere.

Përgatitja e alkeneve

Alkenet janë të rralla në natyrë. Në mënyrë tipike, alkenet e gazta (etilen, propileni, butilenet) izolohen nga gazrat e rafinimit të naftës (gjatë plasaritjes) ose gazrat e lidhur, si dhe nga gazrat e koksit të qymyrit.

Në industri, alkenet fitohen nga dehidrogjenimi i alkaneve në prani të një katalizatori (Cr 2 O 3).

Dehidrogjenimi i alkaneve

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

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

Ndër metodat laboratorike të prodhimit, mund të vërehen këto:

1. Eliminimi i halogjenit të hidrogjenit nga halogjenët e alkileve nën veprimin e një zgjidhjeje alkali alkoolike mbi to:

2. Hidrogjenizimi i acetilenit në prani të një katalizatori (Pd):

H-C ≡ C-H + H 2 → H 2 C = CH 2

3. Dehidratimi i alkooleve (eliminimi i ujit).
Acidet (sulfurik ose fosforik) ose Al 2 O 3 përdoren si katalizator:

Në reaksione të tilla, hidrogjeni ndahet nga atomi i karbonit më pak i hidrogjenizuar (me numrin më të vogël të atomeve të hidrogjenit) (rregulli i A.M. Zaitsev):

Vetitë fizike

Vetitë fizike të disa alkeneve janë paraqitur në tabelën e mëposhtme. Tre përfaqësuesit e parë të serisë homologe të alkeneve (etilen, propileni dhe butileni) janë gaze, duke filluar me C 5 H 10 (amilen, ose penten-1) janë të lëngët, dhe me C 18 H 36 janë të ngurta. Me rritjen e peshës molekulare, pikat e shkrirjes dhe të vlimit rriten. Alkenet me strukturë normale vlojnë në një temperaturë më të lartë se izomerët e tyre, të cilët kanë një strukturë iso. Pikat e vlimit cis-izomerë më të lartë se ekstazë-izomerë, dhe pikat e shkrirjes janë të kundërta.

Alkenet janë pak të tretshëm në ujë (megjithatë, më mirë se alkanet përkatëse), por të tretshëm mirë në tretës organikë. Etileni dhe propyleni digjen me një flakë tymi.

Vetitë fizike të disa alkeneve

Emri		t pl, ° С	t kip, °C
Etileni (eteni)
Propileni (propen)
Butilen (buten-1)
Cis-buten-2
Trans-buten-2
Izobutileni (2-metilpropen)
Amileni (penten-1)
Heksilen (heksen-1)
Heptileni (hepten-1)
Oktileni (okten-1)
Jonylen (nonene-1)
Decileni (decene-1)

Alkenet janë pak polare, por polarizohen lehtësisht.

Vetitë kimike

Alkenet janë shumë reaktive. Vetitë e tyre kimike përcaktohen kryesisht nga lidhja e dyfishtë karbon-karbon.

Lidhja π, duke qenë më pak e fortë dhe më e arritshme, prishet nga veprimi i reagentit dhe valencat e liruara të atomeve të karbonit shpenzohen në lidhjen e atomeve që përbëjnë molekulën e reagentit. Kjo mund të përfaqësohet si një diagram:

Kështu, gjatë reaksioneve të shtimit, lidhja e dyfishtë prishet si përgjysmë (me lidhjen σ të mbetur).

Përveç shtesës, alkenet gjithashtu i nënshtrohen reaksioneve të oksidimit dhe polimerizimit.

Reaksionet e shtimit

Më shpesh, reaksionet e shtimit zhvillohen sipas llojit heterolitik, duke qenë reaksione të shtimit elektrofil.

1. Hidrogjenizimi (shtimi i hidrogjenit). Alkenet, duke shtuar hidrogjen në prani të katalizatorëve (Pt, Pd, Ni), shndërrohen në hidrokarbure të ngopura - alkane:

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

2. Halogjenimi (shtimi i halogjeneve). Halogjenët shtohen lehtësisht në vendin e ndarjes së lidhjes së dyfishtë për të formuar derivate dihalogjene:

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

Shtimi i klorit dhe bromit është më i lehtë, dhe jodi është më i vështirë. Fluori reagon me alkenet, si dhe me alkanet, në mënyrë shpërthyese.

Krahaso: në alkenet, reaksioni i halogjenimit është një proces shtimi, jo zëvendësimi (si tek alkanet).

Reaksioni i halogjenimit zakonisht kryhet në një tretës në temperaturë të zakonshme.

Shtimi i bromit dhe klorit tek alkenet ndodh nga një mekanizëm jonik dhe jo radikal. Ky përfundim rrjedh nga fakti se shkalla e shtimit të halogjenit nuk varet nga rrezatimi, prania e oksigjenit dhe reagentëve të tjerë që iniciojnë ose frenojnë proceset radikale. Bazuar në një numër të madh të të dhënave eksperimentale, u propozua një mekanizëm për këtë reagim, duke përfshirë disa faza të njëpasnjëshme. Në fazën e parë, polarizimi i molekulës së halogjenit ndodh nën veprimin e elektroneve të lidhjes π. Atomi halogjen, i cili fiton një ngarkesë të caktuar fraksionale pozitive, formon një ndërmjetës të paqëndrueshëm me elektronet e lidhjes π, i quajtur kompleks π ose kompleks transferimi i ngarkesës. Duhet të theksohet se në kompleksin π halogjeni nuk formon një lidhje drejtimi me ndonjë atom karboni specifik; në këtë kompleks ndërveprimi dhurues-pranues i çiftit elektronik të lidhjes π si dhurues dhe halogjenit si pranues realizohet thjesht.

Kompleksi π transformohet më pas në një jon ciklik bromoni. Gjatë formimit të këtij kationi ciklik, ndodh ndarja heterolitike e lidhjes Br-Br dhe zbrazet R-orbitalja sp 2 e atomit të karbonit të hibridizuar mbivendoset me R-orbitali i "çiftit të vetëm" të elektroneve të atomit të halogjenit, duke formuar një jon bromonium ciklik.

Në fazën e fundit, të tretë, anioni i bromit, si agjent nukleofilik, sulmon një nga atomet e karbonit të jonit të bromonit. Sulmi nukleofilik nga joni i bromit çon në hapjen e unazës tre-anëtareshe dhe në formimin e një dibromidi në afërsi ( vic- afër). Kjo fazë mund të konsiderohet zyrtarisht si një zëvendësim nukleofilik i SN 2 në atomin e karbonit, ku grupi që largohet është Br +.

Rezultati i këtij reaksioni nuk është i vështirë të parashikohet: anioni i bromit sulmon karbokacionin për të formuar dibromoetan.

Çngjyrosja e shpejtë e një solucioni të bromit në CCl4 shërben si një nga testet më të thjeshta për pangopjen, pasi alkenet, alkinet dhe dienet reagojnë shpejt me bromin.

Shtimi i bromit tek alkenet (reaksioni i brominimit) është një reaksion cilësor ndaj hidrokarbureve të ngopura. Kur hidrokarburet e pangopura kalohen përmes ujit me brom (një tretësirë ​​e bromit në ujë), ngjyra e verdhë zhduket (në rastin e hidrokarbureve të ngopura, ajo mbetet).

3. Hidrohalogjenimi (shtimi i halogjeneve të hidrogjenit). Alkenet shtojnë lehtësisht halogjenet e hidrogjenit:

H 2 C = CH 2 + HBr → H 3 C - CH 2 Br

Shtimi i halogjenëve të hidrogjenit në homologët e etilenit ndjek rregullin e V.V. Markovnikov (1837 - 1904): në kushte normale, hidrogjeni i halogjenit të hidrogjenit shtohet në vendin e lidhjes së dyfishtë në atomin e karbonit më të hidrogjenizuar, dhe halogjeni në më pak i hidrogjenizuar:

Rregulli i Markovnikov mund të shpjegohet me faktin se në alkenet josimetrike (për shembull, në propileni), dendësia e elektroneve shpërndahet në mënyrë të pabarabartë. Nën ndikimin e grupit metil të lidhur drejtpërdrejt me lidhjen e dyfishtë, dendësia e elektroneve zhvendoset drejt kësaj lidhjeje (në atomin më të jashtëm të karbonit).

Si rezultat i kësaj zhvendosjeje, lidhja p polarizohet dhe ngarkesat e pjesshme lindin në atomet e karbonit. Është e lehtë të imagjinohet se një jon hidrogjeni i ngarkuar pozitivisht (proton) do të bashkohet me një atom karboni (shtim elektrofil) që ka një ngarkesë të pjesshme negative, dhe një anion bromi do të ngjitet me një karbon që ka një ngarkesë të pjesshme pozitive.

Kjo shtesë është pasojë e ndikimit të ndërsjellë të atomeve në një molekulë organike. Siç e dini, elektronegativiteti i atomit të karbonit është pak më i lartë se ai i hidrogjenit.

Prandaj, në grupin metil ka njëfarë polarizimi të lidhjeve C-H σ të shoqëruar me një zhvendosje në densitetin e elektroneve nga atomet e hidrogjenit në karbon. Nga ana tjetër, kjo shkakton një rritje të densitetit të elektroneve në rajonin e lidhjes dyfishe dhe veçanërisht në atomin e saj më të jashtëm. Kështu, grupi metil, si grupet e tjera alkile, vepron si një dhurues elektroni. Sidoqoftë, në prani të komponimeve të peroksidit ose O 2 (kur reagimi është radikal), ky reagim mund të shkojë gjithashtu kundër rregullit të Markovnikov.

Për të njëjtat arsye, rregulli i Markovnikov-it vërehet kur shtohen jo vetëm halogjenët e hidrogjenit, por edhe reagentë të tjerë elektrofilë (H 2 O, H 2 SO 4, HOCl, ICl, etj.) në alkenet josimetrike.

4. Hidratim (shtimi i ujit). Në prani të katalizatorëve, uji u shtohet alkeneve për të formuar alkoole. Për shembull:

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

Reaksionet e oksidimit

Alkenet oksidohen më lehtë se alkanet. Produktet e formuara gjatë oksidimit të alkeneve dhe struktura e tyre varen nga struktura e alkeneve dhe nga kushtet e këtij reaksioni.

1. Djegia

H 2 C = CH 2 + 3O 2 → 2СO 2 + 2H 2 O

2. Oksidim jo i plotë katalitik

3. Oksidimi në temperaturë të zakonshme. Kur etileni ekspozohet ndaj një tretësire ujore të KMnO4 (në kushte normale, në një mjedis neutral ose alkalik - reagimi Wagner), formohet një alkool dihidrik - etilen glikol:

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

Ky reagim është cilësor: ngjyra e purpurt e tretësirës së permanganatit të kaliumit ndryshon kur i shtohet një përbërje e pangopur.

Në kushte më të rënda (oksidimi i KMnO4 në prani të acidit sulfurik ose një përzierje kromi), lidhja e dyfishtë në alken prishet për të formuar produkte që përmbajnë oksigjen:

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

Reaksioni i izomerizimit

Kur nxehen ose në prani të katalizatorëve, alkenet janë të afta për izomerizim - ndodh lëvizja e lidhjes së dyfishtë ose vendosja e izostrukturës.

Reaksionet e polimerizimit

Duke thyer lidhjet π, molekulat e alkenit mund të lidhen me njëra-tjetrën, duke formuar molekula me zinxhir të gjatë.

Shfaqja në natyrë dhe roli fiziologjik i alkeneve

Alkenet aciklike praktikisht nuk gjenden kurrë në natyrë. Përfaqësuesi më i thjeshtë i kësaj klase të përbërjeve organike - etilen C 2 H 4 - është një hormon për bimët dhe sintetizohet në to në sasi të vogla.

Një nga alkenet e pakta natyrore është muskalur ( cis- tricosen-9) është një tërheqës seksual i mizës së shtëpisë femërore (Musca vendase).

Alkenet më të ulëta në përqendrime të larta kanë një efekt narkotik. Anëtarët më të lartë të serisë gjithashtu shkaktojnë konvulsione dhe acarim të mukozave të traktit respirator

Përfaqësues individualë

Etileni (eteni) është një përbërje kimike organike e përshkruar me formulën C 2 H 4. Është alkeni më i thjeshtë. Përmban një lidhje të dyfishtë dhe për këtë arsye i përket hidrokarbureve të pangopura ose të pangopura. Ai luan një rol jashtëzakonisht të rëndësishëm në industri dhe është gjithashtu një fitohormon (substanca organike me peshë të ulët molekulare të prodhuara nga bimët dhe që kanë funksione rregullatore).

Etileni - shkakton anestezi, ka një efekt irritues dhe mutagjen.

Etileni është përbërësi organik më i prodhuar në botë; Prodhimi i përgjithshëm global i etilenit në vitin 2008 ishte 113 milionë tonë dhe vazhdon të rritet me 2-3% në vit.

Etileni është produkti kryesor i sintezës organike bazë dhe përdoret për prodhimin e polietilenit (vendi i parë, deri në 60% të vëllimit të përgjithshëm).

Polietileni është një polimer termoplastik i etilenit. Plastika më e zakonshme në botë.

Është një masë dylli me ngjyrë të bardhë (fletët e holla janë transparente dhe pa ngjyrë). Kimikat dhe rezistent ndaj ngricave, izolues, jo i ndjeshëm ndaj goditjeve (amortizues), zbutet kur nxehet (80-120°C), ngurtësohet kur ftohet, ngjitja (ngjitja e sipërfaqeve të trupave të ngurtë dhe/ose trupave të lëngshëm) është jashtëzakonisht e ulët. Ndonjëherë në vetëdijen popullore ajo identifikohet me celofan - një material i ngjashëm me origjinë bimore.

Propileni - shkakton anestezi (më i fuqishëm se etileni), ka një efekt të përgjithshëm toksik dhe mutagjen.

Rezistent ndaj ujit, nuk reagon me alkalet e asnjë përqendrimi, me tretësirat e kripërave neutrale, acidike dhe bazike, me acide organike dhe inorganike, madje edhe me acid sulfurik të koncentruar, por dekompozohet nën veprimin e acidit nitrik 50% në temperaturën e dhomës dhe nën ndikim. të klorit dhe fluorit të lëngët dhe të gaztë. Me kalimin e kohës, ndodh plakja termike.

Film plastik (veçanërisht film ambalazhi, të tilla si mbështjellës me flluskë ose shirit).

Kontejnerë (shishe, kavanoza, kuti, bombola, kanaçe për ujitje kopshtesh, enë për fidane.

Tuba polimer për kanalizim, kullim, ujë dhe gaz.

Material izolues elektrik.

Pluhuri i polietilenit përdoret si ngjitës i shkrirë në nxehtësi.

Butene-2 ​​- shkakton anestezi dhe ka një efekt irritues.

Vetitë fizike të alkeneve janë të ngjashme me ato të alkaneve, megjithëse të gjithë kanë pika shkrirjeje dhe vlimi pak më të ulëta se alkanet përkatëse. Për shembull, pentani ka një pikë vlimi prej 36 °C, dhe penteni-1 - 30 °C. Në kushte normale, alkenet C 2 - C 4 janë gaze. C 5 – C 15 janë lëngje, duke filluar nga C 16 janë të ngurta. Alkenet janë të patretshme në ujë, por shumë të tretshëm në tretës organikë.

Alkenet janë të rralla në natyrë. Meqenëse alkenet janë lëndë të para të vlefshme për sintezën organike industriale, janë zhvilluar shumë metoda për përgatitjen e tyre.

1. Burimi kryesor industrial i alkeneve është plasaritja e alkaneve që janë pjesë e naftës:

3. Në kushte laboratorike alkenet fitohen me reaksione eliminimi, në të cilat nga atomet fqinje të karbonit eliminohen dy atome ose dy grupe atomesh dhe krijohet një lidhje p shtesë. Reagime të tilla përfshijnë si më poshtë.

1) Dehidratimi i alkooleve ndodh kur ato nxehen me agjentë largues uji, për shembull me acid sulfurik në temperatura mbi 150 ° C:

Kur H 2 O eliminohet nga alkoolet, HBr dhe HCl nga halogjenet alkile, atomi i hidrogjenit eliminohet me preferencë nga ai i atomeve fqinje të karbonit që është i lidhur me numrin më të vogël të atomeve të hidrogjenit (nga atomi i karbonit më pak i hidrogjenizuar). Ky model quhet rregulli i Zaitsev.

3) Dehalogjenimi ndodh kur dihalidet që kanë atome halogjene në atomet e karbonit ngjitur nxehen me metale aktive:

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

Vetitë kimike të alkeneve përcaktohen nga prania e një lidhjeje të dyfishtë në molekulat e tyre. Dendësia e elektroneve të lidhjes p është mjaft e lëvizshme dhe reagon lehtësisht me grimcat elektrofile. Prandaj, shumë reaksione të alkeneve zhvillohen sipas mekanizmit shtimi elektrofilik, i caktuar me simbolin A E (nga anglishtja, shtesë elektrofile). Reaksionet e shtimit elektrofil janë procese jonike që ndodhin në disa faza.

Në fazën e parë, një grimcë elektrofile (më shpesh kjo është një proton H +) ndërvepron me elektronet p të lidhjes dyfishe dhe formon një kompleks p, i cili më pas shndërrohet në një karbokacion duke formuar një lidhje kovalente s midis grimca elektrofile dhe një nga atomet e karbonit:

karbokacioni p-kompleks i alkenit

Në fazën e dytë, karbokacioni reagon me anionin X, duke formuar një lidhje të dytë s për shkak të çiftit elektronik të anionit:

Në reaksionet e shtimit elektrofil, një jon hidrogjeni ngjitet në atomin e karbonit në lidhjen e dyfishtë që ka një ngarkesë negative më të madhe. Shpërndarja e ngarkesës përcaktohet nga zhvendosja e densitetit të p-elektronit nën ndikimin e zëvendësuesve: .

Zëvendësuesit dhurues të elektroneve që shfaqin efektin +I e zhvendosin densitetin e elektronit p në një atom karboni më të hidrogjenizuar dhe krijojnë një ngarkesë të pjesshme negative mbi të. Kjo shpjegon Rregulli i Markovnikov: kur shtohen molekula polare si HX (X = Hal, OH, CN, etj.) në alkenet josimetrike, hidrogjeni i bashkohet atomit të karbonit më të hidrogjenizuar në lidhjen dyfishe.

Le të shohim shembuj specifik të reaksioneve të shtimit.

1) Hidrohalogjenimi. Kur alkenet ndërveprojnë me halogjenët e hidrogjenit (HCl, HBr), formohen halogjenët alkil:

CH 3 -CH = CH 2 + HBr ® CH 3 -CHBr-CH 3 .

Produktet e reagimit përcaktohen nga rregulli i Markovnikov.

Sidoqoftë, duhet theksuar se në prani të ndonjë peroksidi organik, molekulat polare HX nuk reagojnë me alkenet sipas rregullit të Markovnikov:

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

Kjo është për shkak të faktit se prania e peroksidit përcakton mekanizmin radikal dhe jo jonik të reaksionit.

2) Hidratimi. Kur alkenet reagojnë me ujin në prani të acideve minerale (sulfurik, fosforik), formohen alkoole. Acidet minerale veprojnë si katalizatorë dhe janë burime të protoneve. Shtimi i ujit ndjek gjithashtu rregullin e Markovnikov:

CH 3 -CH = CH 2 + HON ® CH 3 -CH (OH) -CH 3 .

3) Halogjenimi. Alkenet çngjyrosin ujin me brom:

CH 2 = CH 2 + Br 2 ® B-CH 2 -CH 2 Br.

Ky reagim është cilësor për një lidhje të dyfishtë.

4) Hidrogjenizimi. Shtimi i hidrogjenit ndodh nën veprimin e katalizatorëve metalikë:

ku R = H, CH 3, Cl, C 6 H 5, etj. Molekula CH 2 =CHR quhet monomer, përbërja që rezulton quhet polimer, numri n është shkalla e polimerizimit.

Polimerizimi i derivateve të ndryshëm të alkenit prodhon produkte industriale të vlefshme: polietileni, polipropileni, klorur polivinil dhe të tjerë.

Përveç shtesës, alkenet gjithashtu i nënshtrohen reaksioneve të oksidimit. Gjatë oksidimit të butë të alkeneve me një tretësirë ​​ujore të permanganatit të kaliumit (reaksioni Wagner), formohen alkoolet dihidrike:

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

Si rezultat i këtij reagimi, tretësira e purpurt e permanganatit të kaliumit zbardhet shpejt dhe precipiton një precipitat kafe i oksidit të manganit (IV). Ky reagim, si reaksioni i çngjyrosjes së ujit me brom, është cilësor për një lidhje të dyfishtë. Gjatë oksidimit të rëndë të alkeneve me një zgjidhje të vluar të permanganatit të kaliumit në një mjedis acid, lidhja e dyfishtë prishet plotësisht me formimin e ketoneve, acideve karboksilike ose CO 2, për shembull:

	[RRETH]
CH3 -CH=CH-CH3		2CH 3 -COOH

Në bazë të produkteve të oksidimit, mund të përcaktohet pozicioni i lidhjes së dyfishtë në alkenin origjinal.

Ashtu si të gjithë hidrokarburet e tjera, alkenet digjen dhe, me shumë ajër, formojnë dioksid karboni dhe ujë:

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

Kur ajri është i kufizuar, djegia e alkeneve mund të çojë në formimin e monoksidit të karbonit dhe ujit:

C n H 2n + nO 2 ® nCO + nH 2 O .

Nëse përzieni një alken me oksigjen dhe e kaloni këtë përzierje mbi një katalizator argjendi të ngrohur në 200°C, formohet një oksid alkeni (epoksialkan), për shembull:

Në çdo temperaturë, alkenet oksidohen nga ozoni (ozoni është një agjent oksidues më i fortë se oksigjeni). Nëse gazi i ozonit kalon përmes një tretësire të një alkeni në tetraklorur metani në temperatura nën temperaturën e dhomës, ndodh një reaksion shtesë dhe formohen ozonidet përkatëse (peroksidet ciklike). Ozonidet janë shumë të paqëndrueshme dhe mund të shpërthejnë lehtësisht. Prandaj, ato zakonisht nuk izolohen, por menjëherë pas prodhimit ato zbërthehen me ujë - kjo prodhon komponime karbonil (aldehide ose ketone), struktura e të cilave tregon strukturën e alkenit që i është nënshtruar ozonimit.

Alkenet e ulëta janë lëndë fillestare e rëndësishme për sintezën organike industriale. Alkooli etilik, polietileni dhe polistireni prodhohen nga etilen. Propeni përdoret për sintezën e polipropilenit, fenolit, acetonit dhe glicerinës.

Alkenet (olefinat, hidrokarburet e etilenit C n H 2n

Seri homologe.

eteni (etilen)

Alkeni më i thjeshtë është etilen (C 2 H 4). Sipas nomenklaturës IUPAC, emrat e alkeneve formohen nga emrat e alkaneve përkatëse duke zëvendësuar prapashtesën “-ane” me “-ene”; Pozicioni i lidhjes së dyfishtë tregohet me një numër arab.

Radikalet hidrokarbure të formuara nga alkenet kanë prapashtesën "-enil". Emra të parëndësishëm: CH 2 =CH- "vinyl", CH 2 =CH-CH 2 - "alil".

Atomet e karbonit në lidhjen dyfishe janë në gjendje hibridizimi sp² dhe kanë një kënd lidhjeje prej 120°.

Alkenet karakterizohen nga izomeria e skeletit të karbonit, pozicionet e lidhjeve të dyfishta, ndërklasore dhe hapësinore.

Vetitë fizike

Pikat e shkrirjes dhe të vlimit të alkeneve (të thjeshtuara) rriten me peshën molekulare dhe gjatësinë e shtyllës kurrizore të karbonit.

Në kushte normale, alkenet nga C 2 H 4 në C 4 H 8 janë gaze; nga penteni C 5 H 10 deri në heksadecen C 17 H 34 përfshirë - lëngje, dhe duke filluar nga oktadeceni C 18 H 36 - lëndë të ngurta. Alkenet janë të patretshme në ujë, por janë shumë të tretshëm në tretës organikë.

Dehidrogjenimi i alkaneve

Kjo është një nga metodat industriale për prodhimin e alkeneve

Hidrogjenizimi i alkineve

Hidrogjenizimi i pjesshëm i alkineve kërkon kushte të veçanta dhe praninë e një katalizatori

Një lidhje e dyfishtë është një kombinim i lidhjeve sigma dhe pi. Një lidhje sigma ndodh kur orbitalet sp2 mbivendosen në mënyrë boshtore, dhe një lidhje pi ndodh kur ka mbivendosje anësore.

Rregulli i Zaitsev:

Abstraksioni i një atomi hidrogjeni në reaksionet e eliminimit ndodh kryesisht nga atomi më pak i hidrogjenizuar i karbonit.

13. Alkenet. Struktura. sp 2 hibridizimi, parametrat e shumëfishtë të bashkimit. Reaksionet e shtimit elektrofilik të halogjeneve, halogjeneve të hidrogjenit, acidit hipoklor. Hidratimi i alkeneve. Rregulli i Morkovnikov. Mekanizmat e reaksioneve.

Alkenet (olefinat, hidrokarburet e etilenit) - hidrokarbure aciklike të pangopura që përmbajnë një lidhje të dyfishtë midis atomeve të karbonit, duke formuar një seri homologe me formulën e përgjithshme C n H 2n

Një orbitale s dhe 2 p përzihen dhe formojnë 2 orbitale ekuivalente sp2-hibride të vendosura në të njëjtin rrafsh në një kënd prej 120.

Nëse një lidhje formohet nga më shumë se një palë elektrone, atëherë ajo quhet të shumëfishta.

Një lidhje e shumëfishtë formohet kur ka shumë pak elektrone dhe atome lidhëse që çdo orbitale valore që formon lidhje të atomit qendror të mbivendoset me ndonjë orbitale të atomit përreth.

Reaksionet e shtimit elektrofil

Në këto reaksione, grimca sulmuese është një elektrofile.

Halogjenimi:

Hidrohalogjenimi

Shtimi elektrofil i halogjeneve të hidrogjenit tek alkenet ndodh sipas rregullit të Markovnikov

Rregulli i Markovnikovit

Shtimi i acidit hipoklor për të formuar klorohidrinë:

Hidratimi

Shtimi i ujit në alkenet ndodh në prani të acidit sulfurik:

Karbokacion- një grimcë në të cilën një ngarkesë pozitive është e përqendruar në atomin e karbonit; atomi i karbonit ka një orbitale p të zbrazët.

14. Hidrokarburet e etilenit. Vetitë kimike: reaksionet me agjentë oksidues. Oksidim katalitik, reaksion me peracidet, reaksion oksidimi ndaj glikoleve, me ndarje të lidhjes karbon-karbon, ozonim. Procesi Wacker. Reaksionet e zëvendësimit.

Alkenet (olefinat, hidrokarburet e etilenit) - hidrokarbure aciklike të pangopura që përmbajnë një lidhje të dyfishtë midis atomeve të karbonit, duke formuar një seri homologe me formulën e përgjithshme C n H 2n

Oksidimi

Oksidimi i alkeneve mund të ndodhë, në varësi të kushteve dhe llojeve të reagentëve oksidues, si me ndarjen e lidhjes dyfishe, ashtu edhe me ruajtjen e skeletit të karbonit.

Kur digjen në ajër, olefinat prodhojnë dioksid karboni dhe ujë.

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

C n H 2n+ 3n/O 2 => nCO 2 + nH 2 O – formula e përgjithshme

Oksidimi katalitik

Në prani të kripërave të paladiumit, etilen oksidohet në acetaldehid. Acetoni formohet nga propeni në të njëjtën mënyrë.

Kur alkenet ekspozohen ndaj agjentëve të fortë oksidues (KMnO 4 ose K 2 Cr 2 O 7 në H 2 SO 4), lidhja e dyfishtë prishet kur nxehet:

Kur alkenet oksidohen me një zgjidhje të holluar të permanganatit të kaliumit, formohen alkoole dihidrike - glikole (reaksioni E.E. Wagner). Reagimi ndodh në të ftohtë.

Alkenet aciklike dhe ciklike, kur reagojnë me peracidet RCOOOH në një mjedis jopolar, formojnë epookside (oxirane), prandaj vetë reaksioni quhet reaksion i epooksidimit.

Ozonimi i alkeneve.

Kur alkenet ndërveprojnë me ozonin, formohen komponime perokside, të cilat quhen ozonide. Reagimi i alkeneve me ozonin është metoda më e rëndësishme për ndarjen oksidative të alkeneve në lidhjen dyfishe.

Alkenet nuk i nënshtrohen reaksioneve të zëvendësimit.

Procesi Wacker-procesi i prodhimit të acetaldehidit nga oksidimi i drejtpërdrejtë i etilenit.

Procesi Wacker bazohet në oksidimin e etilenit me diklorur palladiumi:

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

15. Alkenet: vetitë kimike. Hidrogjenizimi. sundimi i Lebedevit. Izomerizimi dhe oligomerizimi i alkeneve. Polimerizimi radikal dhe jonik. Koncepti i polimerit, oligomerit, monomerit, njësisë elementare, shkalla e polimerizimit. Telomerizimi dhe kopolimerizimi.

Hidrogjenizimi

Hidrogjenizimi i alkeneve drejtpërdrejt me hidrogjen ndodh vetëm në prani të një katalizatori. Katalizatorët e hidrogjenizimit përfshijnë platinin, paladiumin dhe nikelin.

Hidrogjenimi mund të kryhet edhe në fazën e lëngët me katalizatorë homogjenë

Reaksionet e izomerizimit

Kur nxehet, është i mundur izomerizimi i molekulave të alkenit, i cili

mund të çojë si në lëvizjen e lidhjes së dyfishtë ashtu edhe në ndryshime skeletore

hidrokarbure.

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

Reaksionet e polimerizimit

Ky është një lloj reaksioni shtesë. Polimerizimi është reagimi i kombinimit sekuencial të molekulave identike në molekula më të mëdha, pa izoluar ndonjë produkt me peshë molekulare të ulët. Gjatë polimerizimit, një atom hidrogjeni i shtohet atomit të karbonit më të hidrogjenizuar që ndodhet në lidhjen e dyfishtë, dhe pjesa tjetër e molekulës i shtohet atomit tjetër të karbonit.

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

ose n CH2=CH2 (-CH2-CH2-)n (polietileni)

Substanca molekulat e së cilës i nënshtrohen një reaksioni polimerizimi quhet monomer. Një molekulë monomeri duhet të ketë të paktën një lidhje të dyfishtë. Polimeret që rezultojnë përbëhen nga një numër i madh zinxhirësh përsëritës që kanë të njëjtën strukturë ( njësi elementare). Numri që tregon se sa herë përsëritet një njësi strukturore (elementare) në një polimer quhet shkalla e polimerizimit(n).

Në varësi të llojit të grimcave të ndërmjetme të formuara gjatë polimerizimit, dallohen 3 mekanizma polimerizimi: a) radikal; b) kationike; c) anionike.

Metoda e parë prodhon polietileni me densitet të lartë:

Katalizatori i reaksionit është peroksidet.

Metoda e dytë dhe e tretë përfshijnë përdorimin e acideve (polimerizimi kationik) dhe përbërjeve organometalike si katalizatorë.

Në kimi oligomer) - një molekulë në formën e një zinxhiri të i vogël numri i lidhjeve identike përbërëse.

Telomerizimi

Telomerizimi është oligomerizimi i alkeneve në prani të agjentëve të transferimit të zinxhirit (telogjeneve). Si rezultat i reaksionit, formohet një përzierje oligomerësh (telomere), grupet fundore të të cilave janë pjesë e telogjenit. Për shembull, në reagimin e CCl4 me etilenin, telogjeni është CCl4.

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

Fillimi i këtyre reaksioneve mund të kryhet nga iniciatorët radikalë ose rrezatimi g.

16. Alkenet. Reaksionet e shtimit radikal të halogjeneve dhe halogjeneve të hidrogjenit (mekanizmi). Shtimi i karbeneve tek olefinat. Etileni, propileni, butilenet. Burimet industriale dhe përdorimet kryesore.

Alkenet shtojnë lehtësisht halogjene, veçanërisht klorin dhe bromin (halogjenimi).

Një reagim tipik i këtij lloji është zbardhja e ujit të bromit

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

Shtimi elektrofil i halogjeneve të hidrogjenit në alkene ndodh sipas rregullit të Markovnikov:

Rregulli i Markovnikovit: Kur shtoni acide protike ose ujë në alkenet ose alkinet josimetrike, hidrogjeni shtohet në atomin më të hidrogjenizuar të karbonit

Një atom karboni i hidrogjenizuar është ai që ka hidrogjen të lidhur me të. Më i hidrogjenizuar - ku ka më shumë H

Reaksionet e shtimit të karbenit

Karbenet CR 2: - specie jetëshkurtër shumë reaktive që mund të shtohen lehtësisht në lidhjen e dyfishtë të alkeneve. Si rezultat i reaksionit të shtimit të karbenit, formohen derivatet e ciklopropanit

Etileni është një kimikat organik i përshkruar me formulën C 2 H 4. Është alkeni më i thjeshtë ( olefina) të përbëra. Në kushte normale, është një gaz i ndezshëm pa ngjyrë me një erë të dobët. Pjesërisht i tretshëm në ujë. Përmban një lidhje të dyfishtë dhe për këtë arsye i përket hidrokarbureve të pangopura ose të pangopura. Luan një rol jashtëzakonisht të rëndësishëm në industri. Etileni është përbërësi organik më i prodhuar në botë: Oksidi i etilenit; polietileni, acid acetik, alkool etilik.

Vetitë themelore kimike(mos më mëso, vetëm le të jenë aty për çdo rast, në rast se mund ta fshijnë)

Etileni është një substancë kimikisht aktive. Meqenëse ekziston një lidhje e dyfishtë midis atomeve të karbonit në molekulë, njëri prej tyre, i cili është më pak i fortë, thyhet lehtësisht dhe në vendin e prishjes së lidhjes ndodh ngjitja, oksidimi dhe polimerizimi i molekulave.

Halogjenimi:

CH 2 =CH 2 + Br 2 → CH 2 Br-CH 2 Br

Uji i bromit zbardhet. Ky është një reagim cilësor ndaj komponimeve të pangopura.

Hidrogjenizimi:

CH 2 = CH 2 + H - H → CH 3 - CH 3 (nën ndikimin e Ni)

Hidrohalogjenimi:

CH 2 =CH 2 + HBr → CH 3 - CH 2 Br

Hidratimi:

CH 2 = CH 2 + HOH → CH 3 CH 2 OH (nën ndikimin e një katalizatori)

Ky reagim u zbulua nga A.M. Butlerov, dhe përdoret për prodhimin industrial të alkoolit etilik.

Oksidimi:

Etileni oksidohet lehtë. Nëse etileni kalon përmes një tretësire të permanganatit të kaliumit, ai do të zbardhet. Ky reagim përdoret për të dalluar përbërjet e ngopura dhe të pangopura. Oksidi i etilenit është një substancë e brishtë; ura e oksigjenit thyhet dhe uji bashkohet, duke rezultuar në formimin e etilen glikolit. Ekuacioni i reagimit:

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

Polimerizimi (prodhimi i polietilenit):

nCH 2 =CH 2 → (-CH 2 -CH 2 -) n

Propileni(propen) CH 2 = CH-CH 3 - hidrokarbur i pangopur (i pangopur) i serisë së etilenit, gaz i ndezshëm. Propileni është një substancë e gaztë me një pikë vlimi të ulët t vlim = -47,6 °C

Në mënyrë tipike, propileni izolohet nga gazrat e rafinimit të naftës (gjatë plasaritjes së naftës së papërpunuar, pirolizës së fraksioneve të benzinës) ose gazeve të shoqëruara, si dhe nga gazrat e koksit të qymyrit.