Ders konusu: Alkenler. Alkenlerin hazırlanışı, kimyasal özellikleri ve uygulamaları.

Dersin amaçları ve hedefleri:

• etilenin spesifik kimyasal özelliklerinin ve alkenlerin genel özelliklerinin gözden geçirilmesi;
• ?-bağları ve kimyasal reaksiyon mekanizmaları kavramlarını derinleştirmek ve somutlaştırmak;
• polimerizasyon reaksiyonları ve polimerlerin yapısı hakkında ilk fikirleri vermek;
• alken üretimine yönelik laboratuvar ve genel endüstriyel yöntemleri analiz edebilir;
• Ders kitabıyla çalışma yeteneğini geliştirmeye devam edin.

Teçhizat: gaz üretmek için cihaz, KMnO 4 çözeltisi, etil alkol, konsantre sülfürik asit, kibritler, alkol lambası, kum, tablolar “Etilen molekülünün yapısı”, “Alkenlerin temel kimyasal özellikleri”, gösteri örnekleri “Polimerler”.

DERSLER SIRASINDA

I. Organizasyon anı

Homolog alken serilerini incelemeye devam ediyoruz. Bugün alkenlerin hazırlanma yöntemlerine, kimyasal özelliklerine ve uygulamalarına bakmalıyız. Çift bağın neden olduğu kimyasal özellikleri karakterize etmeli, polimerizasyon reaksiyonları hakkında ilk bilgileri edinmeli ve alken üretimi için laboratuvar ve endüstriyel yöntemleri dikkate almalıyız.

II. Öğrencilerin bilgilerini harekete geçirmek

1. Hangi hidrokarbonlara alken denir?

1. Yapılarının özellikleri nelerdir?

1. Bir alken molekülünde çift bağ oluşturan karbon atomları hangi hibrit durumdadır?

Sonuç olarak: alkenler, moleküllerinde bir çift bağ bulunması nedeniyle alkanlardan farklıdır; bu, alkenlerin kimyasal özelliklerinin özelliklerini, bunların hazırlanma ve kullanım yöntemlerini belirler.

III. Yeni materyal öğrenme

1. Alken üretme yöntemleri

Alken üretme yöntemlerini doğrulayan reaksiyon denklemlerini oluşturun

– alkanların çatlaması C 8 H 18 ––> C 4 H 8 + C4H10; (400-700 o C'de termal çatlama)
oktan büten bütan
– C4H10 ––> C4H8 + H2 alkanlarının dehidrojenasyonu; (t, Ni)
bütan büten hidrojen
– haloalkanların dehidrohalojenasyonu C4H9Cl + KOH ––> C4H8 + KCl + H2O;
klorobütan hidroksit büten klorür su
potasyum potasyum
– dihaloalkanların dehidrohalojenasyonu
– alkollerin dehidrasyonu C 2 H 5 OH ––> C 2 H 4 + H 2 O (konsantre sülfürik asit varlığında ısıtıldığında)
Hatırlamak! Dehidrojenasyon, dehidrasyon, dehidrohalojenasyon ve dehalojenasyon reaksiyonlarında, hidrojenin tercihen daha az hidrojenlenmiş karbon atomlarından soyutlandığı unutulmamalıdır (Zaitsev kuralı, 1875)

2. Alkenlerin kimyasal özellikleri

Karbon-karbon bağının doğası, organik maddelerin girdiği kimyasal reaksiyonların türünü belirler. Etilen hidrokarbon moleküllerinde çift karbon-karbon bağının varlığı, bu bileşiklerin aşağıdaki özelliklerini belirler:
– çift bağın varlığı alkenlerin doymamış bileşikler olarak sınıflandırılmasına izin verir. Doymuş olanlara dönüşmeleri ancak olefinlerin kimyasal davranışının temel özelliği olan ilave reaksiyonların bir sonucu olarak mümkündür;
– çift bağ önemli bir elektron yoğunluğu konsantrasyonunu temsil eder, bu nedenle ekleme reaksiyonları doğası gereği elektrofiliktir;
– bir çift bağ, oldukça kolay bir şekilde polarize olan bir ve bir bağdan oluşur.

Alkenlerin kimyasal özelliklerini karakterize eden reaksiyon denklemleri

a) İlave reaksiyonları

Hatırlamak! İkame reaksiyonları, yalnızca tek bağa sahip olan alkanların ve daha yüksek sikloalkanların karakteristiğidir; ekleme reaksiyonları, çift ve üçlü bağa sahip olan alkenlerin, dienlerin ve alkinlerin karakteristiğidir.

Hatırlamak! -Bağı kırmak için aşağıdaki mekanizmalar mümkündür:

a) alkenler ve reaktif polar olmayan bileşikler ise -bağı kırılarak bir serbest radikal oluşur:

H 2 C = CH 2 + H: H ––> + +

b) alken ve reaktif polar bileşikler ise, o zaman -bağın bölünmesi iyon oluşumuna yol açar:

c) molekülde hidrojen atomları içeren reaktifler kopan bağ bölgesinde birleştiğinde, hidrojen her zaman daha hidrojenlenmiş bir karbon atomuna bağlanır (Morkovnikov kuralı, 1869).

– polimerizasyon reaksiyonu nCH2 = CH2 ––> n – CH2 – CH2 –– > (– CH2 – CH2 –)n
eten polietilen

b) oksidasyon reaksiyonu

Laboratuvar deneyimi. Etilen elde edin ve özelliklerini inceleyin (öğrenci masalarındaki talimatlar)

Etilen elde etme talimatları ve onunla yapılan deneyler

1. Bir test tüpüne 2 ml konsantre sülfürik asit, 1 ml alkol ve az miktarda kum koyun.
2. Test tüpünü gaz çıkış tüpü olan bir tıpa ile kapatın ve alkol lambasının alevinde ısıtın.
3. Açığa çıkan gazı potasyum permanganat içeren bir çözeltiden geçirin. Çözeltinin rengindeki değişikliğe dikkat edin.
4. Gaz çıkış borusunun ucundaki gazı yakın. Alevin rengine dikkat edin.

– alkenler parlak bir alevle yanar. (Neden?)

C 2 H 4 + 3O 2 ––> 2CO 2 + 2H 2 O (tam oksidasyonla reaksiyon ürünleri karbondioksit ve sudur)

Kalitatif reaksiyon: “hafif oksidasyon (sulu çözeltide)”

– alkenler bir potasyum permanganat çözeltisinin rengini giderir (Wagner reaksiyonu)

Asidik bir ortamda daha şiddetli koşullar altında reaksiyon ürünleri, örneğin karboksilik asitler olabilir (asitlerin varlığında):

CH3 – CH = CH2 + 4 [O] ––> CH3COOH + HCOOH

– katalitik oksidasyon

Ana şeyi hatırla!

1. Doymamış hidrokarbonlar ilave reaksiyonlara aktif olarak katılırlar.
2. Alkenlerin reaktivitesi, reaktiflerin etkisi altında bağın kolayca kırılmasından kaynaklanmaktadır.
3. Ekleme sonucunda karbon atomlarının sp2'den sp3'e (hibrit durum) geçişi meydana gelir. Reaksiyon ürünü sınırlayıcı bir karaktere sahiptir.
4. Etilen, propilen ve diğer alkenler basınç altında veya bir katalizör varlığında ısıtıldığında, tek tek molekülleri uzun zincirler - polimerler halinde birleştirilir. Polimerler (polietilen, polipropilen) büyük pratik öneme sahiptir.

3. Alkenlerin uygulanması(aşağıdaki plana göre öğrenci mesajı).

1 – yüksek oktan sayısına sahip yakıt üretimi;
2 – plastikler;
3 – patlayıcılar;
4 – antifriz;
5 – çözücüler;
6 – meyve olgunlaşmasını hızlandırmak için;
7 – asetaldehit üretimi;
8 – sentetik kauçuk.

III. Öğrenilen materyalin pekiştirilmesi

Ev ödevi:§§ 15, 16, eski. 1, 2, 3 s.90, örn. 4, 5 s.95.

En basit alken eten C2H4'tür. IUPAC isimlendirmesine göre alkenlerin isimleri, karşılık gelen alkanların isimlerinden "-ane" son ekinin "-ene" ile değiştirilmesiyle oluşturulur; Çift bağın konumu Arap rakamlarıyla gösterilir.

Etilenin uzaysal yapısı

Bu serinin ilk temsilcisi olan etilen adına göre, bu tür hidrokarbonlara etilen adı verilmektedir.

Adlandırma ve izomerizm

İsimlendirme

Basit yapıya sahip alkenler genellikle alkanlardaki -an son ekinin -ylen ile değiştirilmesiyle adlandırılır: etan - etilen, propan - propilen, vb.

Sistematik isimlendirmeye göre, etilen hidrokarbonların isimleri, karşılık gelen alkanlardaki -an ekinin -en ekiyle değiştirilmesiyle yapılır (alkan - alken, etan - eten, propan - propen, vb.). Ana zincirin seçimi ve adlandırma sırası alkanlarla aynıdır. Ancak zincirin mutlaka bir çift bağ içermesi gerekir. Zincirin numaralandırılması bu bağlantının en yakın olduğu uçtan başlar. Örneğin:

Bazen rasyonel isimler de kullanılır. Bu durumda tüm alken hidrokarbonlar ikame edilmiş etilen olarak kabul edilir:

Doymamış (alken) radikaller önemsiz isimlerle veya sistematik isimlendirmeyle adlandırılır:

H2C = CH - - vinil (etenil)

H2C = CH - CH2 - -alil (propenil-2)

İzomerizm

Alkenler iki tip yapısal izomerizm ile karakterize edilir. Karbon iskeletinin yapısıyla ilişkili izomerizmin yanı sıra (alkanlarda olduğu gibi), zincirdeki çift bağın konumuna bağlı olarak izomerizm ortaya çıkar. Bu, alken serisindeki izomerlerin sayısında bir artışa yol açar.

Homolog alken serisinin ilk iki üyesi (etilen ve propilen) izomerlere sahip değildir ve yapıları aşağıdaki gibi ifade edilebilir:

H2C = CH2etilen (eten)

H2C = CH - CH3 propilen (propen)

Çoklu bağ pozisyonu izomerizmi

H2C = CH - CH2 - CH3 büten-1

H3C - CH = CH - CH3 büten-2

Geometrik izomerizm - cis-, trans-izomerizm.

Bu izomerlik çift bağa sahip bileşikler için tipiktir.

Basit bir σ bağı, karbon zincirinin bireysel bağlantılarının kendi ekseni etrafında serbestçe dönmesine izin veriyorsa, o zaman böyle bir dönüş, bir çift bağ etrafında meydana gelmez. Geometrik görünümün nedeni budur ( cis-, trans-) izomerler.

Geometrik izomerizm, uzaysal izomerizm türlerinden biridir.

Çift bağın bir tarafında aynı ikame edicilerin (farklı karbon atomlarında) bulunduğu izomerlere cis-izomerler ve karşı tarafta trans-izomerler denir:

Cis- Ve transİzomerler yalnızca uzaysal yapılarında değil aynı zamanda birçok fiziksel ve kimyasal özelliklerinde de farklılık gösterir. Trans... izomerler daha kararlıdır cis- izomerler.

Alkenlerin hazırlanması

Alkenler doğada nadirdir. Tipik olarak gaz halindeki alkenler (etilen, propilen, butilenler), petrol rafine edici gazlardan (kırma sırasında) veya ilgili gazlardan ve ayrıca kömür koklaşabilen gazlardan izole edilir.

Endüstride alkenler, alkanların bir katalizör (Cr203) varlığında dehidrojenasyonuyla elde edilir.

Alkanların dehidrojenasyonu

H3C - CH2 - CH2 - CH3 → H2C = CH - CH2 - CH3 + H2 (büten-1)

H3C - CH2 - CH2 - CH3 → H3C - CH = CH - CH3 + H2 (büten-2)

Laboratuvar üretim yöntemleri arasında aşağıdakiler not edilebilir:

1. Alkollü bir alkali çözeltinin etkisi altında hidrojen halojenürün alkil halojenürlerden uzaklaştırılması:

2. Bir katalizör (Pd) varlığında asetilenin hidrojenasyonu:

H-C ≡ C-H + H 2 → H 2 C = CH 2

3. Alkollerin dehidrasyonu (suyun giderilmesi).
Katalizör olarak asitler (sülfürik veya fosforik) veya Al203 kullanılır:

Bu tür reaksiyonlarda hidrojen, en az hidrojenlenmiş (en az sayıda hidrojen atomuna sahip) karbon atomundan ayrılır (A.M. Zaitsev kuralı):

Fiziki ozellikleri

Bazı alkenlerin fiziksel özellikleri aşağıdaki tabloda gösterilmektedir. Homolog alken serisinin (etilen, propilen ve butilen) ilk üç temsilcisi gazlardır, C5H10 (amilen veya penten-1) ile başlayan sıvılar ve C18H36 ile katılardır. Molekül ağırlığı arttıkça erime ve kaynama noktaları artar. Normal yapıya sahip alkenler, izoyapıya sahip izomerlerine göre daha yüksek sıcaklıkta kaynarlar. Kaynama noktaları cis-izomerler daha yüksek trans-izomerler ve erime noktaları bunun tersidir.

Alkenler suda az çözünür (ancak karşılık gelen alkanlardan daha iyidir), ancak organik çözücülerde iyi çözünür. Etilen ve propilen dumanlı bir alevle yanar.

Bazı alkenlerin fiziksel özellikleri

İsim		T pl,°С	T kip, °C
Etilen (eten)
Propilen (propen)
Butilen (buten-1)
Cis-büten-2
Trans-büten-2
İzobütilen (2-metilpropen)
Amilen (penten-1)
Heksilen (heksen-1)
Heptilen (hepten-1)
Oktilen (okten-1)
Nonilen (nonen-1)
Desilen (desen-1)

Alkenler hafif polardır ancak kolayca polarize olurlar.

Kimyasal özellikler

Alkenler oldukça reaktiftir. Kimyasal özellikleri esas olarak karbon-karbon çift bağı tarafından belirlenir.

En az güçlü ve daha erişilebilir olan π-bağı reaktifin etkisiyle kırılır ve karbon atomlarının salınan değerleri, reaktif molekülünü oluşturan atomların bağlanması için harcanır. Bu bir diyagram olarak gösterilebilir:

Böylece ekleme reaksiyonları sırasında çift bağ yarı yarıya kırılır (σ bağı kalır).

Alkenler ayrıca oksidasyon ve polimerizasyon reaksiyonlarına da girerler.

İlave reaksiyonları

Daha sıklıkla, ekleme reaksiyonları, elektrofilik ekleme reaksiyonları olan heterolitik tipe göre ilerler.

1. Hidrojenasyon (hidrojen ilavesi). Katalizörlerin (Pt, Pd, Ni) varlığında hidrojen ekleyen alkenler, doymuş hidrokarbonlara - alkanlara dönüşür:

H2C = CH2 + H2 → H3C - CH3 (etan)

2. Halojenasyon (halojenlerin eklenmesi). Halojenler, dihalojen türevlerini oluşturmak için çift bağ bölünmesi bölgesine kolayca eklenir:

H2C = CH2 + Cl2 → ClH2C - CH2Cl (1,2-dikloroetan)

Klor ve bromun eklenmesi daha kolaydır, iyotun eklenmesi ise daha zordur. Flor, alkanlarla olduğu kadar alkenlerle de patlayıcı bir şekilde reaksiyona girer.

Karşılaştırın: alkenlerde halojenasyon reaksiyonu, ikame değil (alkanlarda olduğu gibi) bir ekleme işlemidir.

Halojenasyon reaksiyonu genellikle normal sıcaklıkta bir solvent içerisinde gerçekleştirilir.

Alkenlere brom ve klorun eklenmesi radikal bir mekanizmadan ziyade iyonik bir mekanizma ile gerçekleşir. Bu sonuç, halojen ilave oranının ışınlamaya, oksijenin varlığına ve radikal süreçleri başlatan veya engelleyen diğer reaktiflerin varlığına bağlı olmadığı gerçeğinden kaynaklanmaktadır. Çok sayıda deneysel veriye dayanarak, bu reaksiyon için birkaç ardışık aşama içeren bir mekanizma önerildi. İlk aşamada, halojen molekülünün polarizasyonu π-bağ elektronlarının etkisi altında meydana gelir. Belirli bir kesirli pozitif yük alan halojen atomu, π bağının elektronları ile π kompleksi veya yük transfer kompleksi adı verilen kararsız bir ara madde oluşturur. π-kompleksinde halojenin herhangi bir spesifik karbon atomu ile yönlü bir bağ oluşturmadığına dikkat edilmelidir; Bu komplekste, π bağının donör olarak elektron çifti ve alıcı olarak halojenin donör-alıcı etkileşimi basitçe gerçekleştirilir.

π kompleksi daha sonra siklik bir bromonyum iyonuna dönüşür. Bu siklik katyonun oluşumu sırasında Br-Br bağının heterolitik bölünmesi meydana gelir ve boş bir R-melezleşmiş karbon atomunun sp2 yörüngesi ile örtüşür R- halojen atomunun “yalnız çiftinin” elektronlarının yörüngesi, siklik bir bromonyum iyonu oluşturur.

Son, üçüncü aşamada, nükleofilik bir ajan olarak brom anyonu, bromonyum iyonunun karbon atomlarından birine saldırır. Bromür iyonunun nükleofilik saldırısı, üç üyeli halkanın açılmasına ve komşu dibromürün oluşumuna yol açar ( kurban-yakın). Bu aşama resmen, ayrılan grubun Br+ olduğu karbon atomunda SN2'nin nükleofilik ikamesi olarak düşünülebilir.

Bu reaksiyonun sonucunu tahmin etmek zor değildir: Brom anyonu karbokasyona saldırarak dibromoetan oluşturur.

Alkenler, alkinler ve dienler bromla hızla reaksiyona girdiğinden, CCl4'teki bir brom çözeltisinin hızlı renk giderimi doymamışlık için en basit testlerden biri olarak hizmet eder.

Alkenlere bromun eklenmesi (brominasyon reaksiyonu), doymuş hidrokarbonlara yönelik kalitatif bir reaksiyondur. Doymamış hidrokarbonlar brom suyundan (sudaki brom çözeltisi) geçirildiğinde sarı renk kaybolur (doymuş hidrokarbonlar durumunda kalır).

3. Hidrohalojenasyon (hidrojen halojenürlerin eklenmesi). Alkenler kolayca hidrojen halojenürler ekler:

H2C = CH2 + HBr → H3C - CH2Br

Etilen homologlarına hidrojen halojenürlerin eklenmesi V.V. Markovnikov'un (1837 - 1904) kuralına göre yapılır: normal koşullar altında, hidrojen halojenürün hidrojeni çift bağ bölgesinde en hidrojenlenmiş karbon atomuna, halojen ise en hidrojenlenmiş karbon atomuna eklenir. daha az hidrojenlenmiş olan:

Markovnikov kuralı, simetrik olmayan alkenlerde (örneğin propilende) elektron yoğunluğunun eşit olmayan şekilde dağılmış olmasıyla açıklanabilir. Doğrudan çift bağa bağlı metil grubunun etkisi altında elektron yoğunluğu bu bağa doğru (en dıştaki karbon atomuna) kayar.

Bu yer değiştirmenin bir sonucu olarak p-bağı polarize olur ve karbon atomlarında kısmi yükler ortaya çıkar. Pozitif yüklü bir hidrojen iyonunun (proton), kısmi negatif yüke sahip bir karbon atomuna (elektrofilik ekleme) bağlanacağını ve bir bromin anyonunun kısmi pozitif yüke sahip bir karbona bağlanacağını hayal etmek kolaydır.

Bu ekleme, organik bir moleküldeki atomların karşılıklı etkisinin bir sonucudur. Bildiğiniz gibi karbon atomunun elektronegatifliği hidrojeninkinden biraz daha yüksektir.

Bu nedenle metil grubunda, elektron yoğunluğunun hidrojen atomlarından karbona kaymasıyla ilişkili C-H σ bağlarında bir miktar polarizasyon vardır. Bu da çift bağ bölgesindeki ve özellikle de en dıştaki atomdaki elektron yoğunluğunun artmasına neden olur. Böylece metil grubu da diğer alkil grupları gibi elektron donörü görevi görür. Ancak peroksit bileşiklerinin veya O2'nin varlığında (reaksiyon radikal olduğunda), bu reaksiyon Markovnikov kuralına da aykırı olabilir.

Aynı nedenlerden dolayı, simetrik olmayan alkenlere yalnızca hidrojen halojenürler değil, aynı zamanda diğer elektrofilik reaktifler (H 2 O, H 2 SO 4, HOCl, ICl, vb.) Eklendiğinde Markovnikov kuralı gözlenir.

4. Hidrasyon (su ilavesi). Katalizörlerin varlığında alkenlere su katılarak alkoller oluşturulur. Örneğin:

H3C - CH = CH2 + H - OH → H3C - CHOH - CH3 (izopropil alkol)

Oksidasyon reaksiyonları

Alkenler alkanlara göre daha kolay oksitlenir. Alkenlerin oksidasyonu sırasında oluşan ürünler ve bunların yapısı, alkenlerin yapısına ve bu reaksiyonun koşullarına bağlıdır.

1. Yanma

H2C = CH2 + 3O2 → 2СO2 + 2H2O

2. Eksik katalitik oksidasyon

3. Normal sıcaklıkta oksidasyon. Etilen sulu bir KMnO4 çözeltisine (normal koşullar altında, nötr veya alkalin bir ortamda - Wagner reaksiyonu) maruz bırakıldığında, bir dihidrik alkol - etilen glikol - oluşur:

3H2C = CH2 + 2KMnO4 + 4H2O → 3HOCH2 - CH20H (etilen glikol) + 2MnO2 + KOH

Bu reaksiyon nitelikseldir: Potasyum permanganat çözeltisinin mor rengi, ona doymamış bir bileşik eklendiğinde değişir.

Daha ağır koşullar altında (sülfürik asit veya krom karışımı varlığında KMnO4'ün oksidasyonu), alkendeki çift bağ koparak oksijen içeren ürünler oluşturur:

H3C - CH = CH - CH3 + 2O2 → 2H3C - COOH (asetik asit)

İzomerizasyon reaksiyonu

Isıtıldığında veya katalizörlerin varlığında alkenler izomerizasyon yeteneğine sahiptir - çift bağın hareketi veya izoyapının oluşması meydana gelir.

Polimerizasyon reaksiyonları

π bağlarını kırarak alken molekülleri birbirine bağlanarak uzun zincirli moleküller oluşturabilir.

Alkenlerin doğada oluşumu ve fizyolojik rolü

Asiklik alkenler doğada neredeyse hiç bulunmaz. Bu organik bileşik sınıfının en basit temsilcisi - etilen C2H4 - bitkiler için bir hormondur ve içlerinde küçük miktarlarda sentezlenir.

Birkaç doğal alkenden biri muskalurdur ( cis- tricosen-9) dişi ev sineğinin cinsel çekicisidir (Musca Domestica).

Yüksek konsantrasyonlardaki düşük alkenler narkotik etkiye sahiptir. Serinin daha yüksek üyeleri ayrıca solunum yollarının mukoza zarlarında kasılmalara ve tahrişe neden olur.

Bireysel temsilciler

Etilen (eten), C2H4 formülüyle tanımlanan organik bir kimyasal bileşiktir. En basit alkendir. Çift bağ içerir ve bu nedenle doymamış veya doymamış hidrokarbonlara aittir. Endüstride son derece önemli bir rol oynar ve aynı zamanda bir fitohormondur (bitkiler tarafından üretilen ve düzenleyici işlevlere sahip düşük molekül ağırlıklı organik maddeler).

Etilen - anesteziye neden olur, tahriş edici ve mutajenik etkiye sahiptir.

Etilen dünyada en çok üretilen organik bileşiktir; 2008 yılında toplam dünya etilen üretimi 113 milyon tondu ve her yıl %2-3 oranında büyümeye devam ediyor.

Etilen, temel organik sentezin önde gelen ürünüdür ve polietilen üretmek için kullanılır (toplam hacmin% 60'ına kadar 1. sırada).

Polietilen, etilenin termoplastik bir polimeridir. Dünyadaki en yaygın plastik.

Beyaz renkte mumsu bir kütledir (ince tabakalar şeffaf ve renksizdir). Kimyasallara ve dona dayanıklı, yalıtkan, darbelere karşı hassas olmayan (amortisör), ısıtıldığında yumuşar (80-120°C), soğutulduğunda sertleşir, yapışma (benzer olmayan katı ve/veya sıvı cisimlerin yüzeylerine yapışması) son derece düşüktür. Bazen popüler bilinçte, benzer bir bitki kökenli malzeme olan selofan ile tanımlanır.

Propilen - anesteziye neden olur (etilenden daha güçlü), genel toksik ve mutajenik etkiye sahiptir.

Suya dayanıklıdır, herhangi bir konsantrasyondaki alkalilerle, nötr, asidik ve bazik tuzların, organik ve inorganik asitlerin, hatta konsantre sülfürik asit çözeltileriyle reaksiyona girmez, ancak oda sıcaklığında ve etkisi altında% 50 nitrik asidin etkisi altında ayrışır. sıvı ve gaz halindeki klor ve florin. Zamanla termal yaşlanma meydana gelir.

Plastik film (özellikle kabarcıklı ambalaj veya bant gibi ambalaj filmi).

Kaplar (şişeler, kavanozlar, kutular, bidonlar, bahçe sulama kapları, fide saksıları.

Kanalizasyon, drenaj, su ve gaz temini için polimer borular.

Elektrik yalıtım malzemesi.

Sıcakta eriyen yapıştırıcı olarak polietilen tozu kullanılır.

Buten-2 ​​- anesteziye neden olur ve tahriş edici bir etkiye sahiptir.

Alkenlerin fiziksel özellikleri alkanlarınkine benzer, ancak hepsi karşılık gelen alkanlardan biraz daha düşük erime ve kaynama noktalarına sahiptir. Örneğin pentanın kaynama noktası 36 °C, penten-1 - 30 °C'dir. Normal koşullar altında alkenler C2 - C4 gazlardır. C5 – C15 sıvıdır, C16'dan başlayarak katıdır. Alkenler suda çözünmezler ancak organik çözücülerde yüksek oranda çözünürler.

Alkenler doğada nadirdir. Alkenler endüstriyel organik sentezler için değerli hammaddeler olduğundan, bunların hazırlanmasına yönelik birçok yöntem geliştirilmiştir.

1. Alkenlerin ana endüstriyel kaynağı, petrolün bir parçası olan alkanların parçalanmasıdır:

3. Laboratuvar koşullarında alkenler, iki atomun veya iki atom grubunun komşu karbon atomlarından elimine edildiği ve ek bir p-bağının oluşturulduğu eliminasyon reaksiyonları ile elde edilir. Bu tür reaksiyonlar aşağıdakileri içerir.

1) Alkollerin dehidrasyonu, su giderici maddelerle, örneğin sülfürik asitle, 150 ° C'nin üzerindeki sıcaklıklarda ısıtıldıklarında meydana gelir:

H2O alkollerden, HBr ve HCl alkil halojenürlerden elimine edildiğinde, hidrojen atomu tercihen en az sayıda hidrojen atomuna (en az hidrojenlenmiş karbon atomundan) bağlı olan komşu karbon atomlarından elimine edilir. Bu modele Zaitsev kuralı denir.

3) Bitişik karbon atomlarında halojen atomlarına sahip dihalojenürler aktif metallerle ısıtıldığında halojensizleştirme meydana gelir:

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

Alkenlerin kimyasal özellikleri, moleküllerinde çift bağ bulunmasıyla belirlenir. P bağının elektron yoğunluğu oldukça hareketlidir ve elektrofilik parçacıklarla kolayca reaksiyona girer. Bu nedenle alkenlerin birçok reaksiyonu mekanizmaya göre ilerler. elektrofilik ekleme AE sembolüyle gösterilir (İngilizceden elektrofilik ekleme). Elektrofilik katılma reaksiyonları birkaç aşamada meydana gelen iyonik işlemlerdir.

İlk aşamada, elektrofilik bir parçacık (çoğunlukla bu bir H + protonudur) çift bağın p-elektronları ile etkileşime girer ve bir p-kompleksi oluşturur, bu daha sonra aralarında kovalent bir s-bağı oluşturarak bir karbokasyona dönüştürülür. elektrofilik parçacık ve karbon atomlarından biri:

alken p-kompleks karbokasyon

İkinci aşamada, karbokatyon X anyonuyla reaksiyona girerek anyonun elektron çifti nedeniyle ikinci bir s-bağı oluşturur:

Elektrofilik katılma reaksiyonlarında, bir hidrojen iyonu, daha büyük negatif yüke sahip olan çift bağdaki karbon atomuna bağlanır. Yük dağılımı, ikame edicilerin etkisi altında p-elektron yoğunluğundaki değişimle belirlenir: .

+I etkisi sergileyen elektron veren ikame ediciler, p-elektron yoğunluğunu daha hidrojenlenmiş bir karbon atomuna kaydırır ve üzerinde kısmi bir negatif yük oluşturur. Bu açıklıyor Markovnikov'un kuralı: simetrik olmayan alkenlere HX (X = Hal, OH, CN, vb.) gibi polar moleküller eklenirken, hidrojen tercihen çift bağda daha fazla hidrojenlenmiş karbon atomuna bağlanır.

Ekleme reaksiyonlarının spesifik örneklerine bakalım.

1) Hidrohalojenasyon. Alkenler hidrojen halojenürlerle (HCl, HBr) etkileşime girdiğinde alkil halojenürler oluşur:

CH3-CH = CH2 + HBr® CH3-CHBr-CH3.

Reaksiyon ürünleri Markovnikov kuralına göre belirlenir.

Bununla birlikte, herhangi bir organik peroksit varlığında polar HX moleküllerinin Markovnikov kuralına göre alkenlerle reaksiyona girmediği vurgulanmalıdır:

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

Bunun nedeni, peroksitin varlığının reaksiyonun iyonik mekanizmasından ziyade radikal mekanizmasını belirlemesidir.

2) Hidrasyon. Alkenler mineral asitlerin (sülfürik, fosforik) varlığında suyla reaksiyona girdiğinde alkoller oluşur. Mineral asitler katalizör görevi görür ve proton kaynağıdır. Suyun eklenmesi de Markovnikov kuralına göre yapılır:

CH3-CH = CH2 + HON® CH3-CH(OH)-CH3.

3) Halojenasyon. Alkenler bromlu suyun rengini bozar:

CH2 = CH2 + Br2® B-CH2-CH2Br.

Bu reaksiyon bir çift bağ için nitelikseldir.

4) Hidrojenasyon. Hidrojen ilavesi metal katalizörlerin etkisi altında gerçekleşir:

burada R = H, CH3, Cl, C6H5, vb. CH2=CHR molekülüne monomer denir, ortaya çıkan bileşiğe polimer denir, n sayısı polimerizasyon derecesidir.

Çeşitli alken türevlerinin polimerizasyonu değerli endüstriyel ürünler üretir: polietilen, polipropilen, polivinil klorür ve diğerleri.

Alkenler ayrıca oksidasyon reaksiyonlarına da uğrarlar. Alkenlerin sulu bir potasyum permanganat çözeltisi ile hafif oksidasyonu sırasında (Wagner reaksiyonu), dihidrik alkoller oluşur:

ZSN2 =CH2 + 2KMn O4 + 4H20® ZNOSN2-CH2OH + 2MnO2 ↓ + 2KOH.

Bu reaksiyonun bir sonucu olarak, mor potasyum permanganat çözeltisinin rengi hızla değişir ve kahverengi bir manganez (IV) oksit çökeltisi çöker. Bu reaksiyon, bromlu suyun renk giderme reaksiyonu gibi, bir çift bağ için nitelikseldir. Alkenlerin asidik bir ortamda kaynayan bir potasyum permanganat çözeltisi ile şiddetli oksidasyonu sırasında, çift bağ, ketonlar, karboksilik asitler veya CO2 oluşumu ile tamamen kırılır, örneğin:

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

Oksidasyon ürünlerine dayanarak orijinal alkendeki çift bağın konumu belirlenebilir.

Diğer tüm hidrokarbonlar gibi alkenler de yanar ve bol miktarda havayla karbondioksit ve su oluşturur:

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

Hava sınırlı olduğunda alkenlerin yanması karbon monoksit ve su oluşumuna yol açabilir:

CnH2n + nO2® nCO + nH20.

Bir alkeni oksijenle karıştırırsanız ve bu karışımı 200°C'ye ısıtılmış bir gümüş katalizörden geçirirseniz, bir alken oksit (epoksialkan) oluşur, örneğin:

Alkenler herhangi bir sıcaklıkta ozon tarafından oksitlenir (ozon, oksijenden daha güçlü bir oksitleyici maddedir). Ozon gazı, oda sıcaklığının altındaki sıcaklıklarda metan tetraklorür içindeki bir alken çözeltisinden geçirilirse, bir ekleme reaksiyonu meydana gelir ve karşılık gelen ozonitler (siklik peroksitler) oluşur. Ozonitler çok kararsızdır ve kolayca patlayabilir. Bu nedenle, genellikle izole edilmezler, ancak üretimden hemen sonra suyla ayrıştırılırlar - bu, yapısı ozonlamaya maruz kalan alkenin yapısını gösteren karbonil bileşikleri (aldehitler veya ketonlar) üretir.

Düşük alkenler endüstriyel organik sentezler için önemli başlangıç ​​malzemeleridir. Etilenden etil alkol, polietilen ve polistiren üretilir. Propen, polipropilen, fenol, aseton ve gliserinin sentezi için kullanılır.

Alkenler (olefinler, etilen hidrokarbonlar C N H 2n

Homolog seriler.

eten (etilen)

En basit alken etilendir (C2H4). IUPAC isimlendirmesine göre alken isimleri, karşılık gelen alkanların isimlerinden “-ane” son ekinin “-ene” ile değiştirilmesiyle oluşturulur; Çift bağın konumu Arap rakamlarıyla gösterilir.

Alkenlerden oluşan hidrokarbon radikallerinin son eki vardır "-enil". Önemsiz isimler: CH 2 =CH- "vinil", CH 2 =CH-CH 2 - "alil".

Çift bağdaki karbon atomları sp² hibridizasyonu durumundadır ve 120° bağ açısına sahiptir.

Alkenler, karbon iskeletinin izomerizmi, çift bağ pozisyonları, sınıflar arası ve uzaysal olarak karakterize edilir.

Fiziki ozellikleri

Alkenlerin (basitleştirilmiş) erime ve kaynama noktaları, molekül ağırlığı ve karbon omurgasının uzunluğu ile artar.

Normal koşullar altında C2H4 ila C4H8 arasındaki alkenler gazdır; penten C5H10'dan heksadesen C17H34'e kadar - sıvılar ve oktadesen C18H36'dan başlayarak - katılar. Alkenler suda çözünmezler ancak organik çözücülerde yüksek oranda çözünürler.

Alkanların dehidrojenasyonu

Bu alken üretimine yönelik endüstriyel yöntemlerden biridir.

Alkinlerin hidrojenasyonu

Alkinlerin kısmi hidrojenasyonu özel koşullar ve bir katalizörün varlığını gerektirir

Çift bağ, sigma ve pi bağlarının birleşimidir. Sp2 yörüngeleri eksenel olarak üst üste bindiğinde bir sigma bağı oluşur ve yanal olarak üst üste bindiğinde bir pi bağı oluşur.

Zaitsev'in kuralı:

Eliminasyon reaksiyonlarında bir hidrojen atomunun çıkarılması, ağırlıklı olarak en az hidrojenlenmiş karbon atomundan meydana gelir.

13. Alkenler. Yapı. sp 2 hibridizasyon, çoklu bağlantı parametreleri. Halojenlerin, hidrojen halojenürlerin, hipokloröz asidin elektrofilik ilavesinin reaksiyonları. Alkenlerin hidrasyonu. Morkovnikov'un kuralı. Reaksiyon mekanizmaları.

Alkenler (olefinler, etilen hidrokarbonlar) - karbon atomları arasında bir çift bağ içeren, genel formülle homolog bir seri oluşturan asiklik doymamış hidrokarbonlar C N H 2n

Bir s- ve 2 p-orbital karışır ve aynı düzlemde 120 derecelik bir açıyla yerleşmiş 2 eşdeğer sp2-hibrit yörüngeyi oluşturur.

Bir bağ birden fazla elektron çiftinden oluşuyorsa buna denir. çoklu.

Merkezi atomun bağ oluşturan her değerlik yörüngesi için çevredeki atomun herhangi bir yörüngesiyle örtüşmeyecek kadar az sayıda elektron ve bağ atomu olduğunda çoklu bağ oluşur.

Elektrofilik katılma reaksiyonları

Bu reaksiyonlarda saldıran parçacık bir elektrofildir.

Halojenasyon:

Hidrohalojenasyon

Hidrojen halojenürlerin alkenlere elektrofilik eklenmesi Markovnikov kuralına göre gerçekleşir.

Markovnikov kuralı

Klorohidrinler oluşturmak için hipokloröz asitin eklenmesi:

Hidrasyon

Alkenlere su eklenmesi, sülfürik asit varlığında meydana gelir:

Karbokatyon- pozitif yükün karbon atomu üzerinde yoğunlaştığı bir parçacık; karbon atomunun boş bir p-orbital'i vardır.

14. Etilen hidrokarbonlar. Kimyasal özellikler: oksitleyici maddelerle reaksiyonlar. Katalitik oksidasyon, perasitlerle reaksiyon, glikollere oksidasyon reaksiyonu, karbon-karbon bağının parçalanması, ozonlama. Wacker süreci. Yer değiştirme reaksiyonları.

Alkenler (olefinler, etilen hidrokarbonlar) - karbon atomları arasında bir çift bağ içeren, genel formülle homolog bir seri oluşturan asiklik doymamış hidrokarbonlar C N H 2n

Oksidasyon

Alkenlerin oksidasyonu, oksitleyici reaktiflerin koşullarına ve türlerine bağlı olarak, hem çift bağın bölünmesiyle hem de karbon iskeletinin korunmasıyla meydana gelebilir.

Olefinler havada yakıldığında karbondioksit ve su üretir.

H 2 C=CH2 + 3O 2 => 2CO2 + 2H2O

C N H 2n+ 3n/O2 => nCO2 + nH2O – genel formül

Katalitik oksidasyon

Paladyum tuzlarının varlığında etilen, asetaldehite oksitlenir. Aseton propenden aynı şekilde oluşturulur.

Alkenler güçlü oksitleyici maddelere (H2S04'te KMnO4 veya K2Cr207) maruz bırakıldığında, ısıtıldığında çift bağ kırılır:

Alkenler seyreltik bir potasyum permanganat çözeltisi ile oksitlendiğinde, dihidrik alkoller oluşur - glikoller (E.E. Wagner reaksiyonu). Reaksiyon soğukta gerçekleşir.

Asiklik ve siklik alkenler, polar olmayan bir ortamda perasitler RCOOOH ile reaksiyona girdiğinde epoksitler (oksiranlar) oluşturur, bu nedenle reaksiyonun kendisine epoksidasyon reaksiyonu denir.

Alkenlerin ozonlanması.

Alkenler ozonla etkileşime girdiğinde ozonitler adı verilen peroksit bileşikleri oluşur. Alkenlerin ozonla reaksiyonu, alkenlerin çift bağda oksidatif parçalanması için en önemli yöntemdir.

Alkenler ikame reaksiyonlarına girmezler.

Wacker süreci-etilenin doğrudan oksidasyonu yoluyla asetaldehit üretme işlemi.

Wacker prosesi etilenin paladyum diklorür ile oksidasyonuna dayanmaktadır:

CH2 = CH2 + PdCl2 + H20 = CH3CHO + Pd + 2HCl

15. Alkenler: kimyasal özellikler. Hidrojenasyon. Lebedev'in kuralı. Alkenlerin izomerizasyonu ve oligomerizasyonu. Radikal ve iyonik polimerizasyon. Polimer kavramı, oligomer, monomer, temel birim, polimerizasyon derecesi. Telomerizasyon ve kopolimerizasyon.

Hidrojenasyon

Alkenlerin doğrudan hidrojenle hidrojenlenmesi yalnızca bir katalizör varlığında gerçekleşir. Hidrojenasyon katalizörleri arasında platin, paladyum ve nikel bulunur.

Hidrojenasyon aynı zamanda homojen katalizörlerle sıvı fazda da gerçekleştirilebilir.

İzomerizasyon reaksiyonları

Isıtıldığında alken moleküllerinin izomerizasyonu mümkündür;

hem çift bağ hareketine hem de iskelet değişikliklerine yol açabilir

hidrokarbon.

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

Polimerizasyon reaksiyonları

Bu bir tür ekleme reaksiyonudur. Polimerizasyon, herhangi bir düşük molekül ağırlıklı ürün izole edilmeksizin, aynı moleküllerin sıralı birleşiminin daha büyük moleküller halinde reaksiyonudur. Polimerizasyon sırasında, çift bağda bulunan en hidrojenlenmiş karbon atomuna bir hidrojen atomu eklenir ve molekülün geri kalanı diğer karbon atomuna eklenir.

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

veya n CH2=CH2(-CH2-CH2-)n(polietilen)

Molekülleri polimerizasyon reaksiyonuna giren maddeye denir monomer. Bir monomer molekülünün en az bir çift bağa sahip olması gerekir. Elde edilen polimerler aynı yapıya sahip çok sayıda tekrarlanan zincirden oluşur ( temel birimler). Bir polimerde yapısal (temel) bir birimin kaç kez tekrarlandığını gösteren sayıya denir. polimerizasyon derecesi(N).

Polimerizasyon sırasında oluşan ara parçacıkların türüne bağlı olarak 3 polimerizasyon mekanizması vardır: a) radikal; b) katyonik; c) anyonik.

İlk yöntem yüksek yoğunluklu polietilen üretir:

Reaksiyon katalizörü peroksitlerdir.

İkinci ve üçüncü yöntemler asitlerin (katyonik polimerizasyon) ve organometalik bileşiklerin katalizör olarak kullanılmasını içerir.

Kimyada oligomer) - bir zincir şeklinde bir molekül küçüközdeş bileşen bağlantılarının sayısı.

Telomerizasyon

Telomerizasyon, alkenlerin zincir transfer ajanlarının (telojenler) varlığında oligomerizasyonudur. Reaksiyonun bir sonucu olarak, uç grupları telojenin parçaları olan bir oligomer (telomer) karışımı oluşur. Örneğin CCl4'ün etilen ile reaksiyonunda telojen CCl4'tür.

CCl4 + nCH2 =CH2 => Cl(CH2CH2) n CCl3

Bu reaksiyonların başlatılması radikal başlatıcılar veya g-radyasyonu ile gerçekleştirilebilir.

16. Alkenler. Halojenlerin ve hidrojen halojenürlerin radikal eklenmesi reaksiyonları (mekanizma). Olefinlere karbenlerin eklenmesi. Etilen, propilen, butilenler. Endüstriyel kaynaklar ve ana kullanımlar.

Alkenler halojenleri, özellikle klor ve bromu kolaylıkla ekler (halojenasyon).

Bu tipin tipik bir reaksiyonu bromlu suyun renginin değişmesidir.

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

Hidrojen halojenürlerin alkenlere elektrofilik eklenmesi Markovnikov kuralına göre gerçekleşir:

Markovnikov kuralı: Simetrik olmayan alkenlere veya alkinlere protik asitler veya su eklenirken, en hidrojenlenmiş karbon atomuna hidrojen eklenir

Hidrojenlenmiş bir karbon atomu, kendisine hidrojen bağlı olan bir atomdur. En çok hidrojenlenmiş - en fazla H'nin olduğu yer

Karben ilavesi reaksiyonları

CR 2 karbenler: - alkenlerin çift bağına kolaylıkla eklenebilen oldukça reaktif, kısa ömürlü türler. Karben katılma reaksiyonu sonucunda siklopropan türevleri oluşur

Etilen, C2H4 formülüyle tanımlanan organik bir kimyasaldır. En basit alkendir ( olefin)birleştirmek. Normal koşullar altında, hafif bir kokuya sahip, renksiz, yanıcı bir gazdır. Suda kısmen çözünür. Çift bağ içerir ve bu nedenle doymamış veya doymamış hidrokarbonlara aittir. Endüstride son derece önemli bir rol oynar. Etilen dünyada en çok üretilen organik bileşiktir: Etilen oksit; polietilen, asetik asit, etil alkol.

Temel kimyasal özellikler(bana öğretmeyin, bırakın orada olsunlar, belki yazabilirler)

Etilen kimyasal olarak aktif bir maddedir. Moleküldeki karbon atomları arasında çift bağ olduğundan, bunlardan daha az güçlü olan biri kolaylıkla kırılır ve bağın koptuğu yerde moleküllerin bağlanması, oksidasyonu ve polimerizasyonu meydana gelir.

Halojenasyon:

CH2 =CH2 + Br2 → CH2Br-CH2Br

Bromlu suyun rengi değişir. Bu, doymamış bileşiklere verilen kalitatif bir reaksiyondur.

Hidrojenasyon:

CH2 =CH2 + H - H → CH3 - CH3 (Ni'nin etkisi altında)

Hidrohalojenasyon:

CH2 =CH2 + HBr → CH3 - CH2Br

Hidrasyon:

CH2 =CH2 + HOH → CH3CH20H (bir katalizörün etkisi altında)

Bu reaksiyon A.M. Butlerov ve etil alkolün endüstriyel üretiminde kullanılıyor.

Oksidasyon:

Etilen kolayca oksitlenir. Etilen bir potasyum permanganat çözeltisinden geçirilirse rengi değişir. Bu reaksiyon doymuş ve doymamış bileşikleri ayırt etmek için kullanılır. Etilen oksit kırılgan bir maddedir; oksijen köprüsü kırılır ve su birleşerek etilen glikolün oluşmasına neden olur. Reaksiyon denklemi:

3CH2 =CH2 + 2KMnO4 + 4H20 → 3HOH2C - CH2OH + 2MnO2 + 2KOH

C2H4 + 3O2 → 2CO2 + 2H2O

Polimerizasyon (polietilen üretimi):

nCH2 =CH2 → (-CH2-CH2-) n

Propilen(propen) CH2 = CH-CH3 - etilen serisinin doymamış (doymamış) hidrokarbonu, yanıcı gaz. Propilen düşük kaynama noktasına sahip gaz halinde bir maddedir t kaynama = −47,6 °C

Tipik olarak propilen, petrol rafine edici gazlardan (ham petrolün parçalanması, benzin fraksiyonlarının pirolizi sırasında) veya ilgili gazların yanı sıra kömür koklaşma gazlarından izole edilir.