Pi կապ պարունակողները չհագեցած ածխաջրածիններ են։ Դրանք ալկանների ածանցյալներ են, որոնց մոլեկուլներում բաժանվել են ջրածնի երկու ատոմ։ Ստացված ազատ վալենտները ձևավորում են կապի նոր տեսակ, որը գտնվում է մոլեկուլի հարթությանը ուղղահայաց։ Այսպես առաջանում է միացությունների նոր խումբ՝ ալկեններ։ Այս հոդվածում մենք կքննարկենք այս դասի նյութերի ֆիզիկական հատկությունները, պատրաստումը և օգտագործումը առօրյա կյանքում և արդյունաբերության մեջ:

Էթիլենի հոմոլոգ շարք

Ալկեններ կոչվող բոլոր միացությունների ընդհանուր բանաձևը, որն արտացոլում է դրանց որակական և քանակական բաղադրությունը, C n H 2 n է: Ածխաջրածինների անվանումներն ըստ համակարգային անվանացանկի հետևյալն են՝ համապատասխան ալկանի տերմինում վերջածանցը -an-ից փոխվում է -ենի, օրինակ՝ էթան - էթեն, պրոպան - պրոպեն և այլն։ Որոշ աղբյուրներում կարելի է. գտեք այս դասի միացությունների մեկ այլ անուն՝ օլեֆիններ: Հաջորդիվ կուսումնասիրենք կրկնակի կապի ձևավորման գործընթացը և ալկենների ֆիզիկական հատկությունները, ինչպես նաև կորոշենք դրանց կախվածությունը մոլեկուլի կառուցվածքից։

Ինչպե՞ս է ձևավորվում կրկնակի կապը:

Pi կապի էլեկտրոնային բնույթը, օգտագործելով էթիլենի օրինակը, կարելի է ներկայացնել հետևյալ կերպ. նրա մոլեկուլում ածխածնի ատոմները sp 2 հիբրիդացման տեսքով են։ Այս դեպքում ձևավորվում է սիգմա կապ: Եվս երկու հիբրիդային ուղեծրեր, որոնցից մեկը ածխածնի ատոմներից է, պարզ սիգմա կապեր են կազմում ջրածնի ատոմների հետ։ Ածխածնի ատոմների մնացած երկու ազատ հիբրիդային ամպերը համընկնում են մոլեկուլի հարթության վերևում և ներքևում. ձևավորվում է pi կապ: Հենց նա է որոշում ալկենների ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները, որոնք կքննարկվեն ավելի ուշ:

Տարածական իզոմերիզմ

Այն միացությունները, որոնք ունեն մոլեկուլների միևնույն քանակական և որակական կազմը, բայց տարբեր տարածական կառուցվածք, կոչվում են իզոմերներ։ Իզոմերիզմը տեղի է ունենում մի խումբ նյութերի մեջ, որոնք կոչվում են օրգանական: Օլեֆինների բնութագրման վրա մեծ ազդեցություն ունի օպտիկական իզոմերիզմի ֆենոմենը։ Այն արտահայտվում է նրանով, որ էթիլենի հոմոլոգները, որոնք պարունակում են տարբեր ռադիկալներ կամ փոխարինիչներ կրկնակի կապի երկու ածխածնի ատոմներից յուրաքանչյուրում, կարող են առաջանալ երկու օպտիկական իզոմերների տեսքով: Նրանք միմյանցից տարբերվում են տարածության մեջ փոխարինողների դիրքով՝ կրկնակի կապի հարթության նկատմամբ։ Ալկենների ֆիզիկական հատկություններն այս դեպքում նույնպես տարբեր կլինեն։ Օրինակ, դա վերաբերում է նյութերի եռման և հալման կետերին: Այսպիսով, ուղիղ շղթայական օլեֆիններն ունեն ավելի բարձր եռման կետ, քան իզոմերային միացությունները։ Բացի այդ, ալկենների cis իզոմերների եռման կետերը ավելի բարձր են, քան տրանս իզոմերները: Ինչ վերաբերում է հալման ջերմաստիճանին, ապա պատկերը հակառակն է.

Էթիլենի և նրա հոմոլոգների ֆիզիկական հատկությունների համեմատական ​​բնութագրերը

Օլեֆինների առաջին երեք ներկայացուցիչները գազային միացություններ են, այնուհետև, սկսած պենտենից C 5 H 10 և մինչև ալկեն C 17 H 34 բանաձևով, դրանք հեղուկներ են, այնուհետև անցնում են. պինդ նյութեր. Էթենի հոմոլոգները ցույց են տալիս հետևյալ միտումը՝ միացությունների եռման ջերմաստիճանը նվազում է։ Օրինակ, էթիլենի համար այս ցուցանիշը -169,1°C է, իսկ պրոպիլենի համար՝ -187,6°C: Բայց եռման կետերը մեծանում են մոլեկուլային քաշի ավելացման հետ: Այսպիսով, էթիլենի համար այն կազմում է -103,7°C, իսկ պրոպենի համար՝ -47,7°C։ Ամփոփելով ասվածը՝ կարող ենք եզրակացնել, որ ալկենների ֆիզիկական հատկությունները կախված են նրանց մոլեկուլային քաշից։ Նրա աճով միացությունների ագրեգատային վիճակը փոխվում է ուղղությամբ՝ գազ - հեղուկ - պինդ, և հալման ջերմաստիճանը նույնպես նվազում է, և եռման ջերմաստիճանը մեծանում է։

Էթենի բնութագրերը

Առաջին ներկայացուցիչ հոմոլոգ շարքալկենները էթիլեն են: Այն անգույն գազ է, ջրի մեջ մի փոքր լուծելի, բայց շատ լուծելի օրգանական լուծիչներում։ Մոլեկուլային քաշը՝ 28, էթենը օդից մի փոքր ավելի թեթև է, ունի նուրբ քաղցր հոտ։ Այն հեշտությամբ փոխազդում է հալոգենների, ջրածնի և ջրածնի հալոգենիդների հետ։ Ալկենների և պարաֆինների ֆիզիկական հատկությունները, սակայն, բավականին մոտ են։ Օրինակ՝ ագրեգացման վիճակը, մեթանի և էթիլենի ծանր օքսիդացման կարողությունը և այլն։Ինչպե՞ս կարելի է տարբերակել ալկենները։ Ինչպե՞ս բացահայտել օլեֆինի չհագեցած բնույթը: Դրա համար կան որակական արձագանքներ, որոնց վրա ավելի մանրամասն կանդրադառնանք։ Հիշեք, թե մոլեկուլի կառուցվածքում ինչ հատկություն ունեն ալկենները։ Այս նյութերի ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները որոշվում են դրանց բաղադրության մեջ կրկնակի կապի առկայությամբ։ Իր ներկայությունն ապացուցելու համար գազային ածխաջրածինը անցնում է կալիումի պերմանգանատի կամ բրոմ ջրի մանուշակագույն լուծույթով։ Եթե ​​դրանք գունաթափված են, ապա միացությունը մոլեկուլների բաղադրության մեջ պարունակում է pi կապեր։ Էթիլենը մտնում է օքսիդացման ռեակցիա և գունազրկում KMnO 4 և Br 2 լուծույթները:

Ավելացման ռեակցիաների մեխանիզմը

Կրկնակի կապի խզումն ավարտվում է ածխածնի ազատ վալենտներին այլ ատոմների ավելացմամբ։ քիմիական տարրեր. Օրինակ, էթիլենի ռեակցիան ջրածնի հետ, որը կոչվում է հիդրոգենացում, առաջացնում է էթան։ Անհրաժեշտ է կատալիզատոր, օրինակ՝ փոշիացված նիկել, պալադիում կամ պլատին: HCl-ի հետ ռեակցիան ավարտվում է քլորէթանի առաջացմամբ։ Իրենց մոլեկուլներում երկուսից ավելի ածխածնի ատոմ պարունակող ալկենները ենթարկվում են ջրածնի հալոգենիդների ավելացման ռեակցիային՝ հաշվի առնելով Վ.Մարկովնիկովի կանոնը։

Ինչպես են էթենի հոմոլոգները փոխազդում ջրածնի հալոգենիդների հետ

Եթե ​​մեր առջեւ դրված է «Բնութագրել ալկենների ֆիզիկական հատկությունները եւ դրանց պատրաստումը», ապա պետք է ավելի մանրամասն դիտարկենք Վ.Մարկովնիկովի կանոնը։ Գործնականում հաստատվել է, որ էթիլենի հոմոլոգները փոխազդում են քլորաջրածնի և այլ միացությունների հետ կրկնակի կապի խզման տեղում՝ ենթարկվելով որոշակի օրինաչափության։ Այն բաղկացած է նրանից, որ ջրածնի ատոմը կցված է ամենաջրածնային ածխածնի ատոմին, իսկ քլորը, բրոմը կամ յոդի իոնը կցվում է ջրածնի ամենափոքր թվով ատոմ պարունակող ածխածնի ատոմին։ Ավելացման ռեակցիաների ընթացքի այս հատկանիշը կոչվում է Վ.Մարկովնիկովի կանոն։

Խոնավացում և պոլիմերացում

Շարունակենք դիտարկել ալկենների ֆիզիկական հատկությունները և կիրառությունը՝ օգտագործելով հոմոլոգ շարքի առաջին ներկայացուցչի՝ էթենի օրինակը։ Դրա ռեակցիան ջրի հետ օգտագործվում է օրգանական սինթեզի արդյունաբերության մեջ և ունի գործնական մեծ նշանակություն։ Գործընթացն առաջին անգամ իրականացվել է 19-րդ դարում Ա.Մ. Բուտլերովը։ Ռեակցիան պահանջում է մի շարք պայմանների պահպանում. Սա, առաջին հերթին, խտացված ծծմբաթթվի կամ օլեումի օգտագործումն է որպես էթենի կատալիզատոր և լուծիչ, մոտ 10 ատմ ճնշում և 70 °-ի սահմաններում ջերմաստիճան: Խոնավեցման գործընթացը տեղի է ունենում երկու փուլով. Սկզբում pi կապի խզման կետում էթենին ավելացնում են սուլֆատի մոլեկուլներ, և առաջանում է էթիլծծմբաթթու։ Այնուհետեւ ստացված նյութը փոխազդում է ջրի հետ, ստացվում է էթիլային սպիրտ։ Էթանոլը կարևոր արտադրանք է, որն օգտագործվում է սննդի արդյունաբերության մեջ պլաստմասսաների, սինթետիկ կաուչուկների, լաքերի և այլ ապրանքների արտադրության համար։ օրգանական քիմիա.

Օլեֆինի վրա հիմնված պոլիմերներ

Շարունակելով ուսումնասիրել ալկենների դասին պատկանող նյութերի կիրառման հարցը՝ կուսումնասիրենք դրանց պոլիմերացման գործընթացը, որի դեպքում չհագեցած միացություններ. քիմիական կապերիրենց մոլեկուլների ներսում: Հայտնի են պոլիմերացման ռեակցիաների մի քանի տեսակներ, որոնց համաձայն առաջանում են բարձր մոլեկուլային արտադրանքներ՝ պոլիմերներ, օրինակ՝ պոլիէթիլեն, պոլիպրոպիլեն, պոլիստիրոլ և այլն։ Ազատ ռադիկալների մեխանիզմը հանգեցնում է բարձր ճնշման պոլիէթիլենի արտադրությանը։ Արդյունաբերության մեջ ամենաշատ կիրառվող միացություններից է։ Կատիոնային-իոնային տեսակը ապահովում է պոլիմերային ստերեկանոնավոր կառուցվածքով, ինչպիսին է պոլիստիրոլը: Այն համարվում է օգտագործման համար ամենաանվտանգ և հարմար պոլիմերներից մեկը: Պոլիստիրոլից պատրաստված արտադրանքները դիմացկուն են ագրեսիվ նյութերի նկատմամբ՝ թթուներ և ալկալիներ, դյուրավառ, հեշտությամբ ներկված: Պոլիմերացման մեխանիզմի մեկ այլ տեսակ դիմերացումն է, որը հանգեցնում է իզոբուտենի արտադրությանը, որն օգտագործվում է որպես բենզինի հակաթակային հավելում։

Ինչպես կարելի է ստանալ

Ալկենները, որոնց ֆիզիկական հատկությունները մենք ուսումնասիրում ենք, ստացվում են լաբորատորիայում և արդյունաբերության մեջ տարբեր մեթոդներով։ Փորձարկումների ժամանակ դպրոցական դասընթացօրգանական քիմիան օգտագործում է էթիլային ալկոհոլի ջրազրկման գործընթացը ջրազրկող նյութերի օգնությամբ, ինչպիսիք են ֆոսֆորի պենտօքսիդը կամ սուլֆատաթթուն: Ռեակցիան իրականացվում է տաքացման ժամանակ և էթանոլի ստացման գործընթացի հակառակն է։ Ալկեններ ստանալու մեկ այլ տարածված մեթոդ գտել է իր կիրառությունը արդյունաբերության մեջ, այն է՝ տաքացնելով հագեցած ածխաջրածինների հալոգեն ածանցյալները, օրինակ՝ քլորոպրոպանը ալկալիների խտացված ալկոհոլային լուծույթներով՝ նատրիումի կամ կալիումի հիդրօքսիդով: Ռեակցիայի ժամանակ քլորաջրածնի մոլեկուլը պառակտվում է, ածխածնի ատոմների ազատ վալենտիաների առաջացման տեղում առաջանում է կրկնակի կապ։ Քիմիական գործընթացի վերջնական արդյունքը կլինի օլեֆին-պրոպենը: Շարունակելով դիտարկել ալկենների ֆիզիկական հատկությունները՝ անդրադառնանք օլեֆինների ստացման հիմնական գործընթացին՝ պիրոլիզին։

Էթիլենային շարքի չհագեցած ածխաջրածինների արդյունաբերական արտադրություն

Էժան հումք՝ նավթի ճաքման գործընթացում առաջացած գազերը քիմիական արդյունաբերության մեջ ծառայում են որպես օլեֆինների աղբյուր։ Դրա համար օգտագործվում է պիրոլիզի տեխնոլոգիական սխեման՝ գազային խառնուրդի պառակտում, որը տեղի է ունենում ածխածնային կապերի խզման և էթիլենի, պրոպենի և այլ ալկենների առաջացման հետ։ Պիրոլիզն իրականացվում է հատուկ վառարաններում՝ բաղկացած առանձին պիրո-կծիկներից։ Նրանք ստեղծում են 750-1150°C կարգի ջերմաստիճան և որպես լուծիչ կա ջրային գոլորշի։ Ռեակցիաներն ընթանում են շղթայական մեխանիզմով, որն ընթանում է միջանկյալ ռադիկալների ձևավորմամբ։ Վերջնական արտադրանքը էթիլենն է կամ պրոպենը, և դրանք արտադրվում են մեծ ծավալներով։

Մանրամասն ուսումնասիրեցինք ֆիզիկական հատկությունները, ինչպես նաև ալկենների ստացման կիրառությունն ու մեթոդները։

Գիտելիքների հիպերմարկետ >>Քիմիա >>Քիմիա 10-րդ դասարան >> Քիմիա՝ ալկեններ

Չհագեցած ածխաջրածինները ներառում են ածխաջրածիններ, որոնք պարունակում են բազմաթիվ կապեր մոլեկուլներում ածխածնի ատոմների միջև: Չհագեցած են ալկենները, ալկինները, ալկադիենները (պոլիենները)։ Ցիկլային ածխաջրածիններ, որոնք պարունակում են կրկնակի կապ ցիկլում (ցիկլոալկեններ), ինչպես նաև ցիկլոալկաններ ոչ մեծ թվովածխածնի ատոմները ցիկլի մեջ (երեք կամ չորս ատոմ): «Անհագեցվածության» հատկությունը կապված է այս նյութերի` ավելացման ռեակցիաների մեջ մտնելու ունակության հետ, առաջին հերթին ջրածնի, հագեցած կամ հագեցած ածխաջրածինների` ալկանների ձևավորման հետ:

Կառուցվածք

Ալկենները ացիկլիկ են, որոնք մոլեկուլում, բացի միայնակ կապերից, պարունակում են մեկ կրկնակի կապ ածխածնի ատոմների միջև և համապատասխանում են C n H 2n ընդհանուր բանաձևին:

Ալկենները ստացել են իրենց երկրորդ անունը՝ «օլեֆիններ»՝ անալոգիայով չհագեցած ճարպաթթուների հետ (օլեին, լինոլիկ), որոնց մնացորդները հեղուկ ճարպերի մի մասն են՝ յուղեր (անգլերեն նավթից՝ նավթ):

Ածխածնի ատոմները, որոնց միջև կա կրկնակի կապ, ինչպես գիտեք, գտնվում են sp 2 հիբրիդացման վիճակում։ Սա նշանակում է, որ մեկ s- և երկու p-օրբիտալներ մասնակցում են հիբրիդացմանը, մինչդեռ մեկ p-օրբիտալը մնում է չհիբրիդացված: Հիբրիդային օրբիտալների համընկնումը հանգեցնում է α-կապերի ձևավորմանը, իսկ հարևան էթիլենի մոլեկուլների չհիբրիդացված α-օրբիտալների պատճառով ածխածնի ատոմները ձևավորում են երկրորդ, Պ- կապ. Այսպիսով, կրկնակի կապը բաղկացած է մեկ z- և մեկ p-կապից:

Կրկնակի կապը կազմող ատոմների հիբրիդային ուղեծրերը գտնվում են նույն հարթության վրա, մինչդեռ n-կապը կազմող ուղեծրերը ուղղահայաց են մոլեկուլի հարթությանը (տե՛ս նկ. 5):

Կրկնակի կապը (0,132 նմ) ավելի կարճ է, քան մեկ կապը, և դրա էներգիան ավելի մեծ է, այսինքն՝ ավելի դիմացկուն։ Այնուամենայնիվ, շարժական, հեշտությամբ բևեռացվող 7r կապի առկայությունը հանգեցնում է նրան, որ ալկենները քիմիապես ավելի ակտիվ են, քան ալկանները և կարող են մտնել հավելման ռեակցիաների մեջ:

Էթենի հոմոլոգ շարք

Չճյուղավորված ալկենները կազմում են էթենի (էթիլենի) հոմոլոգ շարքը։

C2H4 - էթեն, C3H6 - պրոպեն, C4H8 - բութեն, C5H10 - պենտեն, C6H12 - հեքսեն և այլն:

Իզոմերիզմ ​​և նոմենկլատուրա

Ալկենների, ինչպես նաև ալկանների համար բնորոշ է կառուցվածքային իզոմերիզմը։ Կառուցվածքային իզոմերները, ինչպես հիշում եք, տարբերվում են միմյանցից ածխածնային կմախքի կառուցվածքով։ Ամենապարզ ալկենը, որը բնութագրվում է կառուցվածքային իզոմերներով, բութենն է։

CH3-CH2-CH=CH2 CH3-C=CH2
լ
CH3
բութեն-1 մեթիլպրոպեն

Կառուցվածքային իզոմերիզմի հատուկ տեսակ է կրկնակի կապի դիրքի իզոմերիզմը.

CH3-CH2-CH=CH2 CH3-CH=CH-CH3
բութեն-1 բութեն-2

Ածխածնի ատոմների գրեթե ազատ պտույտը հնարավոր է մեկ ածխածին-ածխածին կապի շուրջ, այնպես որ ալկանների մոլեկուլները կարող են ստանալ տարբեր ձևեր: Կրկնակի կապի շուրջ պտույտը անհնար է, ինչը հանգեցնում է ալկենների մեկ այլ տեսակի իզոմերիզմի առաջացմանը՝ երկրաչափական կամ ցիս-տրանս իզոմերիզմ.

Սիս-իզոմերները կրծքավանդակի իզոմերներից տարբերվում են հարթության նկատմամբ մոլեկուլային բեկորների (այս դեպքում՝ մեթիլ խմբերի) տարածական դասավորությամբ։ Պհարաբերությունները և, հետևաբար, հատկությունները:

Ալկենները իզոմեր են ցիկլոալկանների նկատմամբ (միջդասակարգային իզոմերիզմ), օրինակ.

ch2=ch-ch2-ch2-ch2-ch3
հեքսեն-1 ցիկլոհեքսան

Անվանակարգ ալկեններ IUPAC-ի կողմից մշակված, նման է ալկանների անվանակարգին։

1. Հիմնական շղթայի ընտրություն

Ածխաջրածնի անվան առաջացումը սկսվում է հիմնական շղթայի սահմանմամբ՝ մոլեկուլում ածխածնի ատոմների ամենաերկար շղթայով։ Ալկենների դեպքում հիմնական շղթան պետք է պարունակի կրկնակի կապ։

2. Հիմնական շղթայի ատոմների համարակալում

Հիմնական շղթայի ատոմների համարակալումը սկսվում է այն ծայրից, որին ամենամոտ է կրկնակի կապը։ Օրինակ, կապի ճիշտ անվանումն է

ch3-chn-ch2-ch=ch-ch3 ch3

5-մեթիլհեքսեն-2, ոչ թե 2-մեթիլհեքսեն-4, ինչպես կարելի էր սպասել:

Եթե ​​անհնար է որոշել շղթայում ատոմների համարակալման սկիզբը կրկնակի կապի տեղակայմամբ, ապա այն որոշվում է փոխարինողների դիրքով այնպես, ինչպես հագեցած ածխաջրածինների դեպքում։

CH3-CH2-CH=CH-CH-CH3
լ
CH3
2-մեթիլհեքսեն-3

3. Անվանման ձևավորում

Ալկենների անվանումները կազմվում են այնպես, ինչպես ալկանների անունները։ Անվան վերջում նշվում է ածխածնի ատոմի թիվը, որից սկսվում է կրկնակի կապը, իսկ վերջածանցը, որը ցույց է տալիս, որ միացությունը պատկանում է ալկենների դասին՝ -ene։

Անդորրագիր

1. Նավթամթերքի ճեղքում. Հագեցած ածխաջրածինների ջերմային ճեղքման գործընթացում ալկանների առաջացմանը զուգահեռ տեղի է ունենում ալկենների առաջացում։

2. Հագեցած ածխաջրածինների ջրազրկում. Երբ ալկանները կատալիզատորի վրայով անցնում են բարձր ջերմաստիճանում (400-600 °C), ջրածնի մոլեկուլը բաժանվում է և առաջանում է ալկեն.

3. Սպիրտների ջրազրկում (ջրի պառակտում). Ջուր հեռացնող նյութերի (H2804, Al203) ազդեցությունը մոնոհիդային սպիրտների վրա բարձր ջերմաստիճաններում հանգեցնում է ջրի մոլեկուլի վերացման և կրկնակի կապի ձևավորմանը.

Այս ռեակցիան կոչվում է ներմոլեկուլային ջրազրկում (ի տարբերություն միջմոլեկուլային ջրազրկման, որը հանգեցնում է եթերների առաջացմանը և կուսումնասիրվի «Ալկոհոլներ» § 16-ում):

4. Դեհիդրոհալոգենացում (ջրածնի հալոգենրիդի վերացում):

Երբ հալոալկանը ալկոհոլային լուծույթում փոխազդում է ալկալիի հետ, ջրածնի հալոգենրիդի մոլեկուլի վերացման արդյունքում առաջանում է կրկնակի կապ։

Նկատի ունեցեք, որ այս ռեակցիան արտադրում է հիմնականում բութեն-2, այլ ոչ թե բութեն-1, որը համապատասխանում է Զայցևի կանոն.

Երբ ջրածնի հալոգենը բաժանվում է երկրորդական և երրորդային հալոալկաններից, ջրածնի ատոմը բաժանվում է ամենաքիչ հիդրոգենացված ածխածնի ատոմից:

5. Դեհալոգենացում. Ալկանի երկբրոմ ածանցյալի վրա ցինկի ազդեցության տակ հալոգենի ատոմները բաժանվում են հարևան ածխածնի ատոմներից և ձևավորվում է կրկնակի կապ.

Ֆիզիկական հատկություններ

Ալկենների հոմոլոգ շարքի առաջին երեք ներկայացուցիչները գազերն են, C5H10-C16H32 բաղադրության նյութերը՝ հեղուկներ, բարձր ալկենները՝ պինդ։

Եռման և հալման կետերը բնականաբար մեծանում են միացությունների մոլեկուլային քաշի աճով:

Քիմիական հատկություններ

Ավելացման ռեակցիաներ

Հիշեցնենք, որ չհագեցած ածխաջրածինների՝ ալկենների ներկայացուցիչների տարբերակիչ առանձնահատկությունն ավելացման ռեակցիաների մեջ մտնելու ունակությունն է։ Այս ռեակցիաների մեծ մասն ընթանում է էլեկտրոֆիլ հավելման մեխանիզմով։

1. Ալկենների հիդրոգենացում. Ալկեններն ի վիճակի են ջրածին ավելացնել հիդրոգենացման կատալիզատորների առկայության դեպքում՝ մետաղներ՝ պլատին, պալադիում, նիկել.

CH3-CH2-CH=CH2 + H2 -> CH3-CH2-CH2-CH3

Այս ռեակցիան ընթանում է ինչպես մթնոլորտային, այնպես էլ բարձր ճնշման դեպքում և չի պահանջում բարձր ջերմաստիճան, քանի որ այն էկզոթերմիկ է: Նույն կատալիզատորների վրա ջերմաստիճանի բարձրացմամբ կարող է առաջանալ հակադարձ ռեակցիա՝ ջրազրկում։

2. Հալոգենացում (հալոգենների ավելացում). Ալկենի փոխազդեցությունը բրոմ ջրի կամ բրոմի լուծույթի հետ օրգանական լուծիչում (СCl4) հանգեցնում է այդ լուծույթների արագ գունաթափման՝ ալկենին հալոգեն մոլեկուլի ավելացման և դիհալոալկանների առաջացման արդյունքում։

Մարկովնիկով Վլադիմիր Վասիլևիչ

(1837-1904)

Ռուս օրգանական քիմիկոս. Ձևակերպել է (1869) կանոններ փոխարինման, վերացման, կրկնակի կապի ավելացման և իզոմերացման ռեակցիաների ուղղության վերաբերյալ՝ կախված քիմիական կառուցվածքից։ Հետազոտել է (1880-ից) նավթի բաղադրությունը, հիմք է դրել նավթաքիմիայի՝ որպես ինքնուրույն գիտության։ Բացվել է (1883) օրգանական նյութերի նոր դաս՝ ցիկլոպարաֆիններ (նաֆթեններ)։

3. Հիդրոհալոգենացում (հալոգենաջրածնի ավելացում):

Ջրածնի հալոգենիդային ավելացման ռեակցիան ավելի մանրամասն կքննարկվի ստորև: Այս արձագանքը ենթարկվում է Մարկովնիկովի կանոնին.

Երբ ալկենին ավելացվում է ջրածնի հալոգեն, ջրածինը կցվում է ավելի հիդրոգենացված ածխածնի ատոմին, այսինքն՝ այն ատոմին, որտեղ ավելի շատ ջրածնի ատոմներ կան, իսկ հալոգենը՝ ավելի քիչ ջրածնի:

4. Խոնավացում (ջրի ավելացում): Ալկենների խոնավացումը հանգեցնում է սպիրտների առաջացման։ Օրինակ, էթենին ջրի ավելացումը ընկած է էթիլային սպիրտ ստանալու արդյունաբերական մեթոդներից մեկի հիմքում.

CH2=CH2 + H2O -> CH3-CH2OH
էթեն էթանոլ

Նկատի ունեցեք, որ առաջնային սպիրտ (առաջնային ածխածնի մոտ հիդրօքսիլ խմբով) ձևավորվում է միայն այն դեպքում, երբ էթինը հիդրացվում է: Երբ պրոպենը կամ այլ ալկենները խոնավացվում են, առաջանում են երկրորդային սպիրտներ։

Այս ռեակցիան նույնպես ընթանում է Մարկովնիկովի կանոնին համապատասխան՝ ջրածնի կատիոնը ավելացվում է ավելի հիդրոգենացված ածխածնի ատոմին, իսկ հիդրօքսի խումբը՝ ավելի քիչ հիդրոգենացվածին։

5. Պոլիմերացում. Ավելացման հատուկ դեպք է ալկենների պոլիմերացման ռեակցիան.

Այս ավելացման ռեակցիան ընթանում է ազատ ռադիկալների մեխանիզմով:

Օքսիդացման ռեակցիաներ

Ինչպես ցանկացած օրգանական միացություն, ալկեններն այրվում են թթվածնի մեջ՝ առաջացնելով CO2 և H20:

Ի տարբերություն ալկանների, որոնք դիմացկուն են լուծույթներում օքսիդացմանը, ալկենները հեշտությամբ օքսիդանում են կալիումի պերմանգանատի ջրային լուծույթներով։ Չեզոք կամ թեթևակի ալկալային լուծույթներում ալկենները օքսիդացվում են դիոլների (երկհիդրիկ սպիրտներ), իսկ հիդրօքսիլային խմբերը կցվում են այն ատոմներին, որոնց միջև եղել է կրկնակի կապ մինչև օքսիդացումը։

Ինչպես արդեն գիտեք, չհագեցած ածխաջրածինները՝ ալկենները ի վիճակի են մտնել հավելման ռեակցիաների մեջ: Այս ռեակցիաների մեծ մասն ընթանում է էլեկտրոֆիլ հավելման մեխանիզմով։

էլեկտրոֆիլային հավելում

Էլեկտրաֆիլ ռեակցիաները ռեակցիաներ են, որոնք տեղի են ունենում էլեկտրոֆիլների գործողության ներքո՝ մասնիկներ, որոնք ունեն էլեկտրոնային խտության պակաս, օրինակ՝ չլցված ուղեծրը։ Ամենապարզ էլեկտրոֆիլ մասնիկը ջրածնի կատիոնն է։ Հայտնի է, որ ջրածնի ատոմն ունի մեկ էլեկտրոն 3-ի ուղեծրում։ Ջրածնի կատիոնը ձևավորվում է, երբ ատոմը կորցնում է այդ էլեկտրոնը, ուստի ջրածնի կատիոնն ընդհանրապես էլեկտրոններ չունի.

H - 1e - -> H +

Այս դեպքում կատիոնն ունի բավականին բարձր էլեկտրոնային կապ։ Այս գործոնների համակցությունը ջրածնի կատիոնը դարձնում է բավականին ուժեղ էլեկտրոֆիլ մասնիկ։

Ջրածնի կատիոնի ձևավորումը հնարավոր է թթուների էլեկտրոլիտիկ տարանջատման ժամանակ.

HBr -> H + + Br -

Այս պատճառով է, որ շատ էլեկտրոֆիլ ռեակցիաներ տեղի են ունենում թթուների ներկայությամբ և մասնակցությամբ։

Էլեկտրաֆիլ մասնիկները, ինչպես նշվեց ավելի վաղ, գործում են համակարգերի վրա, որոնք պարունակում են էլեկտրոնների ավելացված խտության շրջաններ: Նման համակարգի օրինակ կարող է լինել բազմակի (կրկնակի կամ եռակի) ածխածին-ածխածին կապը։

Դուք արդեն գիտեք, որ ածխածնի ատոմները, որոնց միջև առաջանում է կրկնակի կապ, գտնվում են sp 2 հիբրիդացման վիճակում։ Հարևան ածխածնի ատոմների չհիբրիդացված p-օրբիտալները, որոնք գտնվում են նույն հարթության վրա, համընկնում են և առաջանում Պ-կապը, որն ավելի քիչ ամուր է, քան z-կապը, և, որ ամենակարևորն է, հեշտությամբ բևեռացվում է արտաքինի ազդեցության տակ. էլեկտրական դաշտ. Սա նշանակում է, որ երբ դրական լիցքավորված մասնիկը մոտենում է, TC կապի էլեկտրոնները տեղահանվում են նրա ուղղությամբ և այսպես կոչված. Պ-համալիր.

Պարզվում է Պ- բարդ և ջրածնի կատիոնի ավելացումից հետո Պ- կապեր. Ջրածնի կատիոնը, այսպես ասած, պատահում է էլեկտրոնի խտության վրա, որը դուրս է ցցված մոլեկուլի հարթությունից Պ- կապում և միանում է դրան:

Հաջորդ փուլում տեղի է ունենում էլեկտրոնային զույգի ամբողջական տեղաշարժը: Պ-կապում է ածխածնի ատոմներից մեկին, ինչը հանգեցնում է նրա վրա էլեկտրոնների միայնակ զույգի առաջացմանը: Ածխածնի ատոմի ուղեծիրը, որի վրա գտնվում է այս զույգը, և ջրածնի կատիոնի չլցված ուղեծիրը համընկնում են, ինչը հանգեցնում է ձևավորման. կովալենտային կապդոնոր-ընդունող մեխանիզմի համաձայն. Միևնույն ժամանակ, երկրորդ ածխածնի ատոմը մնում է չլրացված ուղեծր, այսինքն՝ դրական լիցք:

Ստացված մասնիկը կոչվում է կարբոկացիա, քանի որ այն պարունակում է դրական լիցք ածխածնի ատոմի վրա։ Այս մասնիկը կարող է միավորվել ցանկացած անիոնի հետ, մասնիկ, որն ունի չկիսված էլեկտրոնային զույգ, այսինքն՝ նուկլեոֆիլ:

Դիտարկենք էլեկտրոֆիլային ավելացման ռեակցիայի մեխանիզմը՝ օգտագործելով էթենի հիդրոբրոմինացման (բրոմաջրածնի ավելացում) օրինակը.

CH2= CH2 + HBr --> CHBr-CH3

Ռեակցիան սկսվում է էլեկտրոֆիլ մասնիկի՝ ջրածնի կատիոնի առաջացմամբ, որն առաջանում է բրոմաջրածնի մոլեկուլի տարանջատման արդյունքում։

Ջրածնի կատիոնների հարձակումները Պ- միացում, ձևավորում Պ- համալիր, որն արագ վերածվում է կարբոկացիայի.

Հիմա հաշվի առեք ավելի բարդ դեպք.

Բրոմաջրածնի ավելացման ռեակցիան էթենին ընթանում է միանշանակ, և ջրածնի բրոմիդի փոխազդեցությունը պրոպենի հետ տեսականորեն կարող է տալ երկու արտադրանք՝ 1-բրոմպրոպան և 2-բրոմպրոպան։ Փորձարարական տվյալները ցույց են տալիս, որ հիմնականում ստացվում է 2-բրոմպրոպան։

Դա բացատրելու համար մենք ստիպված կլինենք դիտարկել միջանկյալ մասնիկ՝ կարբոկացիա։

Ջրածնի կատիոնի ավելացումը պրոպենին կարող է հանգեցնել երկու կարբոկատիոնների առաջացման. եթե ջրածնի կատիոնը կցված է ածխածնի առաջին ատոմին, այն ատոմին, որը գտնվում է շղթայի վերջում, ապա երկրորդը, այսինքն. մոլեկուլի կենտրոնը (1), կունենա դրական լիցք. եթե այն միանա երկրորդին, ապա առաջին ատոմը (2) դրական լիցք կունենա։

Ռեակցիայի նախընտրելի ուղղությունը կախված կլինի նրանից, թե որ կարբոկատիոնն ավելի շատ կլինի ռեակցիայի միջավայրում, որն, իր հերթին, որոշվում է կարբոկացիայի կայունությամբ։ Փորձը ցույց է տալիս 2-բրոմպրոպանի գերակշռող ձևավորումը։ Սա նշանակում է, որ կենտրոնական ատոմի վրա դրական լիցքով կարբոկատիոն (1) առաջանում է ավելի մեծ չափով։

Այս կարբոկատիոնի ավելի մեծ կայունությունը բացատրվում է նրանով, որ կենտրոնական ածխածնի ատոմի դրական լիցքը փոխհատուցվում է երկու մեթիլ խմբերի դրական ինդուկտիվ ազդեցությամբ, որոնց ընդհանուր ազդեցությունը ավելի բարձր է, քան մեկ էթիլ խմբի +/- ազդեցությունը.

Ալկենների հիդրոհալոգենացման ռեակցիաների օրինաչափությունները ուսումնասիրել է հայտնի ռուս քիմիկոս Վ.Վ.Մարկովնիկովը՝ Ա.Մ.Բուտլերովի աշակերտը, ով, ինչպես նշվեց վերևում, ձևակերպել է նրա անունը կրող կանոնը։

Այս կանոնը հաստատվել է էմպիրիկ, այսինքն՝ էմպիրիկ։ Ներկայում դրա միանգամայն համոզիչ բացատրությունը կարող ենք տալ։

Հետաքրքիր է, որ էլեկտրոֆիլ հավելման այլ ռեակցիաները նույնպես ենթարկվում են Մարկովնիկովի կանոնին, ուստի ճիշտ կլինի այն ձևակերպել ավելի շատ ձևով. ընդհանուր տեսարան.

Էլեկտրաֆիլային հավելման ռեակցիաներում էլեկտրոֆիլը (չլցված ուղեծրով մասնիկը) կցվում է ավելի հիդրոգենացված ածխածնի ատոմին, իսկ նուկլեոֆիլը (մասնիկը միայնակ զույգ էլեկտրոններով) կցվում է ավելի քիչ հիդրոգենացվածին։

Պոլիմերացում

Ավելացման ռեակցիայի հատուկ դեպք է ալկենների և դրանց ածանցյալների պոլիմերացումը։ Այս ռեակցիան ընթանում է ազատ ռադիկալների ավելացման մեխանիզմով.

Պոլիմերացումն իրականացվում է նախաձեռնողների՝ պերօքսիդային միացությունների առկայությամբ, որոնք ազատ ռադիկալների աղբյուր են։ Պերօքսիդի միացությունները կոչվում են նյութեր, որոնց մոլեկուլները ներառում են -O-O- խումբը: Ամենապարզ պերօքսիդ միացությունը ջրածնի պերօքսիդ HOOH է:

100 °C ջերմաստիճանի և 100 ՄՊա ճնշման դեպքում տեղի է ունենում անկայուն թթվածին-թթվածին կապի հոմոլիզ և առաջանում են ռադիկալներ՝ պոլիմերացման նախաձեռնիչներ։ KO- ռադիկալների ազդեցության տակ սկսվում է պոլիմերացում, որը զարգանում է որպես ազատ ռադիկալների ավելացման ռեակցիա: Շղթայի աճը դադարում է, երբ ռեակցիայի խառնուրդը վերամիավորվում է ռադիկալների՝ պոլիմերային շղթայի և ռադիկալների կամ KOCH2CH2-ի հետ:

Օգտագործելով կրկնակի կապ պարունակող նյութերի ազատ ռադիկալների պոլիմերացման ռեակցիան՝ ստացվում են մեծ թվով մակրոմոլեկուլային միացություններ.

Տարբեր փոխարինիչներով ալկենների օգտագործումը հնարավորություն է տալիս սինթեզել պոլիմերային նյութերի լայն տեսականի՝ հատկությունների լայն տեսականիով։

Այս բոլոր պոլիմերային միացությունները լայնորեն օգտագործվում են մարդու գործունեության տարբեր ոլորտներում՝ արդյունաբերություն, բժշկություն, օգտագործվում են կենսաքիմիական լաբորատորիաների սարքավորումների արտադրության համար, որոշները միջանկյալ են այլ մակրոմոլեկուլային միացությունների սինթեզի համար:

Օքսիդացում

Դուք արդեն գիտեք, որ չեզոք կամ թեթևակի ալկալային լուծույթներում ալկենները օքսիդացվում են դիոլների (դիհիդրային սպիրտներ): Թթվային միջավայրում (ծծմբաթթվով թթվացված լուծույթ) կրկնակի կապն ամբողջությամբ քայքայվում է, և ածխածնի ատոմները, որոնց միջև գոյություն է ունեցել կրկնակի կապը, վերածվում են կարբոքսիլ խմբի ածխածնի ատոմների.

Ալկենների կործանարար օքսիդացումը կարող է օգտագործվել դրանց կառուցվածքը որոշելու համար։ Այսպիսով, օրինակ, եթե որոշ ալկենի օքսիդացման ժամանակ քացախաթթու և պրոպիոնաթթուներ են ստացվում, դա նշանակում է, որ պենտեն-2-ը ենթարկվել է օքսիդացման, իսկ եթե բութաթթուն և ածխաթթու գազ, ապա սկզբնական ածխաջրածինը պենտեն-1 է։

Դիմում

Ալկենները լայնորեն օգտագործվում են քիմիական արդյունաբերության մեջ՝ որպես հումք տարբեր օրգանական նյութերի և նյութերի արտադրության համար։

Այսպիսով, օրինակ, էթենը էթանոլի, էթիլենգլիկոլի, էպօքսիդների, դիքլորէթանի արտադրության մեկնարկային նյութն է։

Մեծ քանակությամբ էթենը վերամշակվում է պոլիէթիլենի, որն օգտագործվում է փաթեթավորման թաղանթների, սպասքի, խողովակների և էլեկտրամեկուսիչ նյութերի արտադրության համար։

Պրոպենից ստանում են գլիցերին, ացետոն, իզոպրոպանոլ, լուծիչներ։ Պրոպենի պոլիմերացումից ստացվում է պոլիպրոպիլեն, որը շատ առումներով գերազանցում է պոլիէթիլենին. այն ունի ավելի բարձր հալման կետ և քիմիական դիմադրություն:

Ներկայումս յուրահատուկ հատկություններով մանրաթելեր են արտադրվում պոլիմերներից՝ պոլիէթիլենի անալոգներից։ Օրինակ, պոլիպրոպիլենային մանրաթելն ավելի ամուր է, քան բոլոր հայտնի սինթետիկ մանրաթելերը:

Այս մանրաթելերից պատրաստված նյութերը խոստումնալից են և ավելի ու ավելի են օգտագործվում մարդկային գործունեության տարբեր ոլորտներում:

1. Իզոմերիզմի ո՞ր տեսակներն են բնորոշ ալկեններին. Գրե՛ք պենտեն-1-ի հնարավոր իզոմերների բանաձևերը.
2. Ի՞նչ միացություններ կարելի է ստանալ՝ ա) իզոբուտենից (2-մեթիլպրոպեն); բ) բութեն-2; գ) բութեն-1. Գրի՛ր համապատասխան ռեակցիաների հավասարումները:
3. Վերծանի՛ր փոխակերպումների հետևյալ շղթան. Անվանե՛ք A, B, C միացությունները: 4. Առաջարկե՛ք 1-քլորպրոպանից 2-քլորպրոպան ստանալու մեթոդ: Գրի՛ր համապատասխան ռեակցիաների հավասարումները:
5. Առաջարկեք էթանը էթիլենի կեղտից մաքրելու մեթոդ: Գրի՛ր համապատասխան ռեակցիաների հավասարումները:
6. Բերե՛ք ռեակցիաների օրինակներ, որոնց միջոցով կարելի է տարբերակել հագեցած և չհագեցած ածխաջրածինները:
7. 2,8 գ ալկենի ամբողջական հիդրոգենացումը սպառել է 0,896 լ ջրածին (n.a.): Որքա՞ն է այս միացության մոլեկուլային քաշը և կառուցվածքային բանաձևը, որն ունի ածխածնի ատոմների նորմալ շղթա:
8. Ի՞նչ գազ կա բալոնում (եթեն կամ պրոպեն), եթե հայտնի է, որ 20 սմ3 այս գազն ամբողջությամբ այրելու համար պահանջվել է 90 սմ3 (ն.ա.) թթվածին։
9*. Երբ մթության մեջ ալկենը քլորի հետ փոխազդում է, առաջանում է 25,4 գ երկքլորիդ, իսկ երբ նույն զանգվածի այս ալկենը փոխազդում է ածխածնի քառաքլորիդում գտնվող բրոմի հետ, առաջանում է 43,2 գ դիբրոմիդ։ Սահմանեք մեկնարկային ալկենի բոլոր հնարավոր կառուցվածքային բանաձևերը:

Հայտնաբերման պատմություն

Վերոնշյալ նյութից մենք արդեն հասկացանք, որ էթիլենը չհագեցած ածխաջրածինների հոմոլոգ շարքի նախահայրն է, որն ունի մեկ կրկնակի կապ։ Նրանց բանաձևը C n H 2n է, և դրանք կոչվում են ալկեններ:

Գերմանացի բժիշկ և քիմիկոս Բեխերը 1669 թվականին առաջինն էր, ով ստացավ էթիլեն էթիլային սպիրտի վրա ծծմբաթթվի ազդեցությամբ։ Բեչերը պարզել է, որ էթիլենն ավելի ռեակտիվ է, քան մեթանը: Բայց, ցավոք, այն ժամանակ գիտնականը չկարողացավ նույնականացնել ստացված գազը, դրա համար էլ ոչ մի անուն չտվեց։

Քիչ ավելի ուշ էթիլենի ստացման նույն մեթոդը կիրառեցին նաև հոլանդացի քիմիկոսները։ Եվ քանի որ քլորի հետ շփվելիս այն ուներ յուղոտ հեղուկ ձևավորելու հատկություն, համապատասխանաբար ստացել է «թթվածին գազ» անվանումը։ Ավելի ուշ հայտնի դարձավ, որ այդ հեղուկը դիքլորէթան է։

Մեջ ֆրանսերեն«յուղոտ» տերմինը հնչում է որպես oléfiant: Եվ այն բանից հետո, երբ հայտնաբերվեցին այս տեսակի այլ ածխաջրածիններ, ֆրանսիացի քիմիկոս և գիտնական Անտուան ​​Ֆուրկրուան ներկայացրեց նոր տերմին, որը սովորական դարձավ օլեֆինների կամ ալկենների ամբողջ դասի համար։

Բայց արդեն տասնիններորդ դարի սկզբին ֆրանսիացի քիմիկոս Ջ.Գեյ-Լյուսակը ցույց տվեց, որ էթանոլը բաղկացած է ոչ միայն «յուղոտ» գազից, այլև ջրից։ Բացի այդ, նույն գազը հայտնաբերվել է էթիլ քլորիդում։

Եվ չնայած քիմիկոսները որոշել են, որ էթիլենը բաղկացած է ջրածնից և ածխածնից, և արդեն գիտեին նյութերի բաղադրությունը, նրանք երկար ժամանակ չէին կարողանում գտնել դրա իրական բանաձևը։ Եվ միայն 1862 թվականին Է.Էրլենմայերին հաջողվեց ապացուցել էթիլենի մոլեկուլում կրկնակի կապի առկայությունը։ Սա ճանաչեց նաև ռուս գիտնական Ա.

Բնության մեջ գտնելը և ալկենների ֆիզիոլոգիական դերը

Շատերին հետաքրքրում է այն հարցը, թե որտեղ կարելի է գտնել ալկեններ բնության մեջ: Այսպիսով, պարզվում է, որ դրանք գործնականում չեն հանդիպում բնության մեջ, քանի որ դրա ամենապարզ ներկայացուցիչը՝ էթիլենը, բույսերի հորմոն է և սինթեզվում է նրանց մեջ միայն փոքր քանակությամբ։

Ճիշտ է, բնության մեջ կա այնպիսի ալկեն, ինչպիսին է մուսկալուրը: Բնական ալկեններից այս մեկը տնային ճանճի սեռական գրավիչն է:

Արժե ուշադրություն դարձնել այն փաստին, որ, ունենալով բարձր կոնցենտրացիա, ցածր ալկենները թմրադեղային ազդեցություն ունեն, ինչը կարող է առաջացնել ցնցումներ և լորձաթաղանթների գրգռում:

Ալկենների կիրառում

Կյանք ժամանակակից հասարակությունայսօր դժվար է պատկերացնել առանց պոլիմերային նյութերի օգտագործման։ Քանի որ, ի տարբերություն բնական նյութերի, պոլիմերներն ունեն տարբեր հատկություններ, դրանք հեշտ է մշակվում, և եթե նայենք գնին, ապա դրանք համեմատաբար էժան են։ Պոլիմերների օգտին մեկ այլ կարևոր կողմն այն է, որ դրանցից շատերը կարող են վերամշակվել:

Ալկեններն իրենց կիրառությունը գտել են պլաստմասսաների, կաուչուկների, թաղանթների, տեֆլոնի, էթիլային սպիրտի, ացետալդեհիդի և այլնի արտադրության մեջ։ օրգանական միացություններ.

IN գյուղատնտեսությունայն օգտագործվում է որպես մրգի հասունացման գործընթացը արագացնող միջոց։ ստանալու համար տարբեր պոլիմերներիսկ սպիրտները օգտագործում են պրոպիլեն և բուտիլեններ։ Բայց սինթետիկ կաուչուկի արտադրության մեջ օգտագործվում է իզոբուտիլեն։ Հետևաբար, մենք կարող ենք եզրակացնել, որ ալկենները չեն կարող հրաժարվել, քանի որ դրանք ամենակարևոր քիմիական հումքն են:

Էթիլենի արդյունաբերական օգտագործում

Արդյունաբերական մասշտաբով պրոպիլենը սովորաբար օգտագործվում է պոլիպրոպիլենի սինթեզի և իզոպրոպանոլի, գլիցերինի, բութիրալդեհիդների և այլնի արտադրության համար։ Ամեն տարի ավելանում է պրոպիլենի կարիքը։

Շարունակություն. Սկզբի համար տե՛ս № 15, 16, 17, 18, 19/2004

Դաս 9
Ալկենների քիմիական հատկությունները

Ալկենների (էթիլենի և նրա հոմոլոգների) քիմիական հատկությունները մեծապես որոշվում են դրանց մոլեկուլներում d ... կապերի առկայությամբ։ Ալկենները մտնում են բոլոր երեք տեսակի ռեակցիաների մեջ, և դրանցից ամենաբնորոշը p… Դիտարկենք դրանք՝ օգտագործելով պրոպիլեն C 3 H 6 որպես օրինակ:
Բոլոր ավելացման ռեակցիաներն ընթանում են կրկնակի կապով և բաղկացած են ալկենի α-կապերի պառակտումից և երկու նոր α-կապերի առաջացումից խզման վայրում:

Հալոգենների ավելացում.

Ջրածնի ավելացում(հիդրոգենացման ռեակցիա):

Ջրի միացում(հիդրացիոն ռեակցիա):

Ջրածնի հալոգենիդների (HHal) և ջրի ավելացումդեպի անհամաչափ ալկեններ Վ.Վ.Մարկովնիկովի կանոնի համաձայն (1869). Ջրածնի թթուՀալ կրկնակի կապով միանում է ամենաջրածնային ածխածնի ատոմին:Համապատասխանաբար, Hal մնացորդը կապվում է C ատոմի հետ, որն ունի ավելի փոքր քանակությամբ ջրածնի ատոմներ։

Ալկենների այրումը օդում:
Բոցավառվելիս ալկենները օդում այրվում են.

2CH 2 \u003d CHCH 3 + 9O 2 6CO 2 + 6H 2 O:

Գազային ալկենները մթնոլորտային թթվածնի հետ առաջացնում են պայթյունավտանգ խառնուրդներ։
Ալկենները օքսիդանում են կալիումի պերմանգանատով ջրային միջավայրում, որն ուղեկցվում է KMnO 4 լուծույթի գունաթափմամբ և գլիկոլների առաջացմամբ (միացություններ երկու հիդրօքսիլ խմբերով C ատոմների մոտ)։ Այս գործընթացը - ալկենների հիդրօքսիլացում:

Ալկենները մթնոլորտային թթվածնով օքսիդացվում են էպօքսիդների։արծաթի կատալիզատորների առկայության դեպքում տաքացնելիս.

Ալկենների պոլիմերացում- բազմաթիվ ալկենի մոլեկուլների միացումը միմյանց: Ռեակցիայի պայմանները՝ ջեռուցում, կատալիզատորների առկայություն։ Մոլեկուլների միացումը տեղի է ունենում ներմոլեկուլային կապերի պառակտմամբ և նոր միջմոլեկուլային կապերի ձևավորմամբ.

Այս ռեակցիայի մեջ արժեքների շրջանակը n = 10 3 –10 4 .

Զորավարժություններ.

1. Բուտեն-1-ի ռեակցիայի հավասարումները գրե՛ք՝ ա) Br2; բ) HBr; V) H2O; է)Հ2. Անվանեք ռեակցիայի արտադրանքները:

2. Հայտնի են այն պայմանները, որոնց դեպքում ջրի և ջրածնի հալոգենիդների ավելացումը ալկենների կրկնակի կապին հակառակ է Մարկովնիկովի կանոնին։ Գրի՛ր ռեակցիայի հավասարումներ
3-բրոմպրոպիլեն ըստ հակամարկովնիկովի` ա) ջրով; բ) ջրածնի բրոմիդ.

3. Գրե՛ք պոլիմերացման ռեակցիաների հավասարումները. ա) բութեն-1; բ) վինիլքլորիդ CH 2 =CHCl;
գ) 1,2-դիֆտորէթիլեն.

4. Գրե՛ք էթիլենի և թթվածնի ռեակցիաների հավասարումները հետևյալ գործընթացներըա) այրումը օդում. բ) հիդրօքսիլացում ջրով KMnO 4; գ) էպօքսիդացում (250 °C,Ագ ).

5. Գրե՛ք ալկենի կառուցվածքային բանաձևը՝ իմանալով, որ այս միացության 0,21 գ-ին կարող է ավելացնել 0,8 գ բրոմ։

6. Կալիումի պերմանգանատի ազնվամորու լուծույթը գունազրկող 1 լիտր գազային ածխաջրածին այրելիս սպառվում է 4,5 լիտր թթվածին, ստացվում է 3 լ. CO2. Գրե՛ք այս ածխաջրածնի կառուցվածքային բանաձևը.

Դաս 10
Ալկենների ստացում և օգտագործում

Ալկենների ստացման ռեակցիաները կրճատվում են մինչև ալկենների քիմիական հատկությունները ներկայացնող ռեակցիաների հակադարձումը (դրանց հոսքը աջից ձախ, տես դաս 9): Պարզապես պետք է գտնել համապատասխան պայմաններ:
Երկու հալոգենի ատոմների վերացում դիհալոալկաններիցհարևան C ատոմներում հալոգեններ պարունակող ռեակցիան ընթանում է մետաղների (Zn և այլն) ազդեցության ներքո.

Հագեցած ածխաջրածինների ճեղքում: Այսպիսով, էթանի ճեղքման ժամանակ (տես դաս 7) ձևավորվում է էթիլենի և ջրածնի խառնուրդ.

Ալկոհոլների ջրազրկում. Երբ սպիրտները մշակվում են ջուրը հեռացնող նյութերով (խտացված ծծմբաթթու) կամ կատալիզատորների առկայության դեպքում մինչև 350 ° C տաքացնելիս ջուրը բաժանվում է և առաջանում են ալկեններ.

Այս կերպ լաբորատոր պայմաններում էթիլեն են ստանում։
Պրոպիլենի արտադրության արդյունաբերական մեթոդը, ինչպես նաև ճեղքումը, պրոպանոլի ջրազրկումն է ալյումինի վրա.

Քլորալկանների դեհիդրոքլորացումն իրականացվում է ալկոհոլի մեջ ալկալային լուծույթի ազդեցության տակ, քանի որ Ջրի մեջ ռեակցիայի արտադրանքը ոչ թե ալկեններ են, այլ սպիրտներ։

Էթիլենի և նրա հոմոլոգների օգտագործումըհիմնվելով դրանց քիմիական հատկությունների վրա, այսինքն՝ տարբեր օգտակար նյութերի վերածվելու ունակության վրա։

Շարժիչային վառելիք, բարձր օկտանային թվերով, ստացվում են ճյուղավորված ալկենների հիդրոգենացումով.

Բրոմի դեղին լուծույթի գունաթափումը իներտ լուծիչում (CCl 4) տեղի է ունենում, երբ մի կաթիլ ալկեն ավելացվում է կամ լուծույթով գազային ալկեն է անցնում։ Բրոմի հետ փոխազդեցություն - բնորոշ է որակական ռեակցիա կրկնակի կապին:

Օգտագործվում է էթիլենի հիդրոքլորացման արտադրանքը՝ քլորէթանը քիմիական սինթեզ C 2 H 5 խումբը մոլեկուլ ներմուծելու համար.

Քլորէթանն ունի նաև տեղային անզգայացնող (ցավազրկող) ազդեցություն, որն օգտագործվում է վիրաբուժական վիրահատությունների ժամանակ։

Ալկոհոլները ստացվում են ալկենների հիդրացմամբ, օրինակ. էթանոլ:

Սպիրտ C 2 H 5 OH օգտագործվում է որպես լուծիչ, ախտահանման, նոր նյութերի սինթեզում։

Էթիլենի խոնավացումը օքսիդացնող նյութի [O] ներկայությամբ հանգեցնում է էթիլեն գլիկոլի. անտիֆրիզ և միջանկյալ քիմիական սինթեզ :

Էթիլենը օքսիդացվում է էթիլենի օքսիդ և ացետալդեհիդ արտադրելու համար։ Հումք քիմիական արդյունաբերության մեջ.

Պոլիմերներ և պլաստմասսա- ալկենների պոլիմերացման արտադրանք, օրինակ՝ պոլիտետրաֆտորէթիլեն (տեֆլոն).

Զորավարժություններ.

1. Լրացրեք վերացման ռեակցիաների հավասարումները (կտրվածք), անվանել ստացված ալկենները:

2. Կազմե՛ք հիդրոգենացման ռեակցիաների հավասարումները. ա) 3,3-դիմեթիլբութեն-1;
բ) 2,3,3-տրիմեթիլբութեն-1. Այս ռեակցիաներից առաջանում են ալկաններ, որոնք օգտագործվում են որպես շարժիչային վառելիք, նրանց անուններ տվեք:

3. 100 գ էթիլային սպիրտ անցել է տաքացված կավահողով լցված խողովակով։ C 2 H 5 OH. Արդյունքում ստացվել է 33,6 լիտր ածխաջրածին (n.o.s.): Որքա՞ն է ալկոհոլը (%-ով) արձագանքել:

4. Քանի՞ գրամ բրոմ կփոխազդի 2,8 լիտր (n.o.s.) էթիլենի հետ:

5. Գրի՛ր տրիֆտորքլորէթիլենի պոլիմերացման հավասարումը: (Ստացված պլաստիկը դիմացկուն է տաք ծծմբաթթվի, մետաղական նատրիումի և այլնի նկատմամբ):

1-ին թեմայի վարժությունների պատասխանները

Դաս 9

5. Ալկենի C ռեակցիան nՀ2 nընդհանուր առմամբ բրոմով.

Ալկենի մոլային զանգված Մ(ՀԵՏ nՀ2 n) = 0,21 160/0,8 = 42 գ/մոլ:
Սա պրոպիլեն է:
Պատասխանել. Ալկենի բանաձևը CH 2 \u003d CHCH 3 (պրոպիլեն) է:

6. Քանի որ ռեակցիայի մեջ ներգրավված բոլոր նյութերը գազեր են, ռեակցիայի հավասարման ստոյխիոմետրիկ գործակիցները համաչափ են դրանց ծավալային հարաբերակցությանը։ Գրենք ռեակցիայի հավասարումը.

ՀԵՏ աՀ Վ+ 4,5O 2 3CO 2 + 3H 2 O:

Ջրի մոլեկուլների թիվը որոշվում է ռեակցիայի հավասարմամբ՝ արձագանքել են 4,5 2 = 9 O ատոմներ, CO 2-ում կապված են 6 O ատոմներ, մնացած 3 O ատոմները երեք H 2 O մոլեկուլների մի մասն են։ Հետևաբար, ինդեքսները հավասար են. Ա = 3, Վ\u003d 6. Ցանկալի ածխաջրածինը պրոպիլեն C 3 H 6 է:
Պատասխանել. Կառուցվածքային բանաձեւպրոպիլեն - CH 2 \u003d CHCH 3.

Դաս 10

1. Վերացման (կտրվածքի) ռեակցիայի հավասարումներ - ալկենների սինթեզ.

2. Կատալիզատորի առկայության դեպքում ճնշման տակ տաքացնելիս ալկենների հիդրոգենացման ռեակցիաները.

3. Էթիլային ալկոհոլի ջրազրկման ռեակցիան ունի ձև.

Այստեղ միջոցով Xնշվում է էթիլենի վերածված ալկոհոլի զանգվածը։
Գտնենք արժեքը X: X\u003d 46 33.6 / 22.4 \u003d 69 գ.
Արձագանքած ալկոհոլի հարաբերակցությունը կազմել է 69/100 = 0,69 կամ 69%:
Պատասխանել. Ալկոհոլի 69%-ն արձագանքել է.

4.

Քանի որ ռեակտիվների (C 2 H 4 և Br 2) բանաձևերի դիմաց ստոյխիոմետրիկ գործակիցները հավասար են մեկի, ապա հարաբերությունը վավեր է.
2,8/22,4 = X/160. Այստեղից X= 20 գ Br 2:
Պատասխանել. 20 գ Br 2:

Ամենապարզ ալկենը էթեն C 2 H 4 է: Համաձայն IUPAC անվանացանկի, ալկենների անվանումները ձևավորվում են համապատասխան ալկանների անուններից՝ «-an» վերջածանցը փոխարինելով «-ene»-ով; կրկնակի կապի դիրքը նշվում է արաբական թվով:

Էթիլենի տարածական կառուցվածքը

Այս շարքի առաջին ներկայացուցչի՝ էթիլենի անունով նման ածխաջրածինները կոչվում են էթիլեն։

Անվանակարգ և իզոմերիզմ

Անվանակարգ

Պարզ կառուցվածքի ալկենները հաճախ անվանում են՝ ալկաններում -an վերջածանցը -իլենով փոխարինելով՝ էթան - էթիլեն, պրոպան - պրոպիլեն և այլն։

Համաձայն սիստեմատիկ անվանացանկի՝ էթիլենային ածխաջրածինների անվանումներն ստացվում են՝ համապատասխան ալկաններում -an վերջածանցը փոխարինելով -ene վերջածանցով (ալկան - ալկեն, էթան - էթեն, պրոպան - պրոպեն և այլն)։ Հիմնական շղթայի ընտրությունը և անվանման կարգը նույնն է, ինչ ալկանների համար։ Այնուամենայնիվ, շղթան անպայման պետք է ներառի կրկնակի կապ: Շղթայի համարակալումը սկսվում է այն ծայրից, որին ավելի մոտ է այս կապը։ Օրինակ:

Երբեմն օգտագործվում են նաև ռացիոնալ անուններ: Այս դեպքում բոլոր ալկենային ածխաջրածինները համարվում են փոխարինված էթիլեն.

Չհագեցած (ալկեն) ռադիկալները կոչվում են տրիվիալ անուններ կամ ըստ համակարգված անվանացանկի.

H 2 C \u003d CH - - վինիլ (էթենիլ)

H 2 C \u003d CH - CH 2 - - ալիլ (պրոպենիլ-2)

իզոմերիզմ

Ալկենները բնութագրվում են երկու տեսակի կառուցվածքային իզոմերիզմով. Բացի ածխածնի կմախքի կառուցվածքի հետ կապված իզոմերիզմից (ինչպես ալկաններում), կա իզոմերիզմ, որը կախված է շղթայում կրկնակի կապի դիրքից։ Սա հանգեցնում է ալկենների շարքում իզոմերների քանակի ավելացմանը։

Ալկենների հոմոլոգ շարքի առաջին երկու անդամները (էթիլեն և պրոպիլեն) չունեն իզոմերներ և դրանց կառուցվածքը կարող է արտահայտվել հետևյալ կերպ.

H 2 C \u003d CH 2 էթիլեն (էթեն)

H 2 C \u003d CH - CH 3 պրոպիլեն (պրոպեն)

Բազմակի կապի դիրքի իզոմերիզմ

H 2 C \u003d CH - CH 2 - CH 3 բութեն-1

H 3 C - CH \u003d CH - CH 3 բուտեն-2

Երկրաչափական իզոմերիզմ ​​- cis-, trans-isomerism.

Այս իզոմերիզմը բնորոշ է կրկնակի կապ ունեցող միացություններին։

Եթե ​​պարզ σ-կապը թույլ է տալիս ածխածնային շղթայի առանձին օղակների ազատ պտույտը իր առանցքի շուրջ, ապա նման պտույտ չի լինում կրկնակի կապի շուրջ։ Սա է պատճառը, որ երկրաչափական ( cis-, trans-) իզոմերներ.

Երկրաչափական իզոմերիզմը տարածական իզոմերիզմի տեսակներից մեկն է։

Իզոմերները, որոնցում միևնույն փոխարինողները (ածխածնի տարբեր ատոմներում) գտնվում են կրկնակի կապի մի կողմում, կոչվում են ցիս-իզոմերներ, իսկ տարբեր ձևերով՝ տրանս-իզոմերներ.

cis-Եվ տրանս-իզոմերները տարբերվում են ոչ միայն տարածական կառուցվածքով, այլև բազմաթիվ ֆիզիկական և քիմիական հատկություններով։ Տրանս-իզոմերներն ավելի կայուն են, քան cis-իզոմերներ.

Ալկենների ստացում

Բնության մեջ ալկենները հազվադեպ են հանդիպում։ Սովորաբար գազային ալկենները (էթիլեն, պրոպիլեն, բուտիլեններ) մեկուսացվում են զտման գազերից (ճեղքման ժամանակ) կամ հարակից գազերից, ինչպես նաև ածխի կոքսային գազերից։

Արդյունաբերության մեջ ալկենները ստացվում են կատալիզատորի առկայությամբ ալկանների ջրազրկմամբ (Cr 2 O 3):

Ալկանների ջրազրկում

H 3 C - CH 2 - CH 2 - CH 3 → H 2 C \u003d CH - CH 2 - CH 3 + H 2 (բութեն-1)

H 3 C - CH 2 - CH 2 - CH 3 → H 3 C - CH \u003d CH - CH 3 + H 2 (բութեն-2)

Ստացման լաբորատոր մեթոդներից կարելի է նշել հետևյալը.

1. Հալոգենաջրածնի պառակտումը հալոգենացված ալկիլներից՝ դրանց վրա ալկալիների ալկոհոլային լուծույթի ազդեցության տակ.

2. ացետիլենի հիդրոգենացումը կատալիզատորի (Pd) առկայության դեպքում.

H-C ≡ C-H + H 2 → H 2 C \u003d CH 2

3. Սպիրտների ջրազրկում (ջրի պառակտում).
Որպես կատալիզատոր օգտագործվում են թթուները (ծծմբական կամ ֆոսֆորական) կամ Al 2 O 3.

Նման ռեակցիաներում ջրածինը բաժանվում է ամենաքիչ հիդրոգենացվածից (հետ ամենափոքր թիվըջրածնի ատոմներ) ածխածնի ատոմ (Ա.Մ. Զայցևի կանոն).

Ֆիզիկական հատկություններ

Որոշ ալկենների ֆիզիկական հատկությունները ներկայացված են ստորև բերված աղյուսակում: Ալկենների հոմոլոգ շարքի առաջին երեք ներկայացուցիչները (էթիլեն, պրոպիլեն և բուտիլեն) գազեր են, սկսած C 5 H 10-ից (ամիլեն կամ պենտեն-1) հեղուկներ են, իսկ C 18 H 36-ով պինդ են: Քանի որ մոլեկուլային քաշը մեծանում է, հալման և եռման կետերը մեծանում են: Նորմալ ալկենները եռում են ավելի բարձր ջերմաստիճանում, քան նրանց իզոմերները։ Եռման կետեր cis-ից ավելի բարձր իզոմերներ տրանս-իզոմերներ և հալման կետեր՝ հակառակը:

Ալկենները վատ են լուծվում ջրում (սակայն՝ ավելի լավ, քան համապատասխան ալկանները), բայց լավ՝ օրգանական լուծիչներում։ Էթիլենը և պրոպիլենը այրվում են ծխագույն բոցով։

Որոշ ալկենների ֆիզիկական հատկություններ

Անուն		տ pl, ° С	տ kip, °С
Էթիլեն (էթեն)
պրոպիլեն (պրոպեն)
Բուտիլեն (բութեն-1)
cis-butene-2
Տրանս-բութեն-2
Իզոբուտիլեն (2-մեթիլպրոպեն)
Ամիլեն (պենտեն-1)
Հեքսիլեն (հեքսեն-1)
Հեպտիլեն (հեպտեն-1)
Օկտեն (օկտեն-1)
Նոնիլեն (nonene-1)
Դեցիլեն (դեցեն-1)

Ալկեններն ունեն ցածր բևեռականություն, բայց հեշտությամբ բևեռացվում են:

Քիմիական հատկություններ

Ալկենները բարձր ռեակտիվ են: Նրանց քիմիական հատկությունները որոշվում են հիմնականում ածխածին-ածխածին կրկնակի կապով։

Π-կապը, որպես ամենաքիչ ուժեղ և հասանելի, խզվում է ռեագենտի ազդեցությամբ, և ածխածնի ատոմների ազատված վալենտները ծախսվում են ռեագենտի մոլեկուլը կազմող ատոմների միացման վրա։ Սա կարող է ներկայացվել որպես դիագրամ.

Այսպիսով, հավելյալ ռեակցիաներին կրկնակի կապը, կարծես, կիսով չափ կոտրվում է (σ կապի պահպանմամբ)։

Ալկենների համար, բացի հավելումից, բնորոշ են նաև օքսիդացման և պոլիմերացման ռեակցիաները։

Ավելացման ռեակցիաներ

Ավելի հաճախ ավելացման ռեակցիաներն ընթանում են ըստ հետերոլիտիկ տեսակի՝ լինելով էլեկտրոֆիլ հավելման ռեակցիաներ։

1. Ջրածինացում (ջրածնի ավելացում). Ալկենները, ավելացնելով ջրածինը կատալիզատորների առկայությամբ (Pt, Pd, Ni), անցնում են հագեցած ածխաջրածինների՝ ալկանների.

H 2 C \u003d CH 2 + H 2 → H 3 C - CH 3 (էթան)

2. Հալոգենացում (հալոգենների ավելացում). Հալոգենները հեշտությամբ ավելանում են կրկնակի կապի խզման վայրում՝ դիհալոգեն ածանցյալներ ձևավորելու համար.

H 2 C \u003d CH 2 + Cl 2 → ClH 2 C - CH 2 Cl (1,2-դիքլորէթան)

Քլորի և բրոմի ավելացումն ավելի հեշտ է, իսկ յոդը՝ ավելի դժվար։ Ֆտորը ալկենների հետ, ինչպես ալկանների հետ, փոխազդում է պայթյունի հետ։

Համեմատեք. ալկեններում հալոգենացման ռեակցիան ավելացման գործընթաց է, ոչ թե փոխարինման (ինչպես ալկաններում):

Հալոգենացման ռեակցիան սովորաբար իրականացվում է լուծիչում սովորական ջերմաստիճանում:

Ալկեններին բրոմի և քլորի ավելացումը տեղի է ունենում իոնային, այլ ոչ թե ռադիկալ մեխանիզմով: Այս եզրակացությունը բխում է այն փաստից, որ հալոգենի ավելացման արագությունը կախված չէ ճառագայթումից, թթվածնի առկայությունից և արմատական ​​գործընթացներ հարուցող կամ արգելակող այլ ռեակտիվներից։ Հիմնված մեծ թվովԱյս ռեակցիայի փորձարարական տվյալները, առաջարկվել է մեխանիզմ, որը ներառում է մի քանի հաջորդական փուլեր: Առաջին փուլում հալոգենի մոլեկուլի բևեռացումը տեղի է ունենում π- կապի էլեկտրոնների ազդեցությամբ։ Հալոգենի ատոմը, որը ձեռք է բերում որոշակի կոտորակային դրական լիցք, π կապի էլեկտրոնների հետ կազմում է անկայուն միջանկյալ նյութ, որը կոչվում է π համալիր կամ լիցքի փոխանցման բարդույթ։ Պետք է նշել, որ π-համալիրում հալոգենը ուղղորդված կապ չի ստեղծում որևէ կոնկրետ ածխածնի ատոմի հետ. այս կոմպլեքսում ուղղակի իրականացվում է π կապի էլեկտրոնային զույգի դոնոր-ընդունիչ փոխազդեցությունը՝ որպես դոնոր և հալոգեն՝ որպես ընդունող։

Այնուհետև, π-համալիրը վերածվում է ցիկլային բրոմոնի իոնի: Այս ցիկլային կատիոնի ձևավորման գործընթացում տեղի է ունենում Br-Br կապի հետերոլիտիկ ճեղքում և դատարկ Ռ- ուղեծրային sp 2 - հիբրիդացված ածխածնի ատոմը համընկնում է Ռ- հալոգենի ատոմի էլեկտրոնների «միայնակ զույգի» ուղեծիր՝ ձևավորելով ցիկլային բրոմոնի իոն:

Վերջին՝ երրորդ փուլում, բրոմի անիոնը՝ որպես նուկլեոֆիլ նյութ, հարձակվում է բրոմոնի իոնի ածխածնի ատոմներից մեկի վրա։ Բրոմիդի իոնի կողմից նուկլեոֆիլ հարձակումը հանգեցնում է եռանդամ օղակի բացմանը և հարակից դիբրոմիդի ձևավորմանը ( վիկ- մոտ): Այս քայլը պաշտոնապես կարելի է համարել որպես S N 2-ի նուկլեոֆիլ փոխարինում ածխածնի ատոմում, որտեղ հեռացող խումբը Br + է։

Այս ռեակցիայի արդյունքը դժվար չէ կանխատեսել. բրոմի անիոնը հարձակվում է կարբոկատիոնի վրա՝ առաջացնելով դիբրոմէթան։

CCl 4-ում բրոմի լուծույթի արագ գունաթափումը չհագեցվածության պարզագույն փորձարկումներից մեկն է, քանի որ ալկենները, ալկինները և դիենները արագ արձագանքում են բրոմի հետ:

Ալկեններին բրոմի ավելացումը (բրոմացման ռեակցիա) որակական ռեակցիա է հագեցած ածխաջրածիններին։ Երբ չհագեցած ածխաջրածիններն անցնում են բրոմաջրի միջով (բրոմի լուծույթ ջրի մեջ), դեղին գույնն անհետանում է (ածխաջրածինների սահմանափակման դեպքում՝ մնում է)։

3. Հիդրոհալոգենացում (ջրածնի հալոգենիդների ավելացում): Ալկենները հեշտությամբ ավելացնում են ջրածնի հալոգենիդներ.

H 2 C \u003d CH 2 + HBr → H 3 C - CH 2 Br

Ջրածնի հալոգենիդների ավելացումը էթիլենի հոմոլոգներին հետևում է Վ.Վ.Մարկովնիկովի կանոնին (1837 - 1904). նորմալ պայմաններջրածնի հալոգենաջրածինը կրկնակի կապով կցվում է ամենաջրածնային ածխածնի ատոմին, իսկ հալոգենը՝ ավելի քիչ ջրածին.

Մարկովնիկովի կանոնը կարելի է բացատրել նրանով, որ անհամաչափ ալկեններում (օրինակ՝ պրոպիլենում) էլեկտրոնային խտությունը բաշխված է անհավասարաչափ։ Կրկնակի կապի հետ անմիջականորեն կապված մեթիլ խմբի ազդեցության տակ էլեկտրոնային խտությունը տեղափոխվում է դեպի այս կապը (դեպի ծայրահեղ ածխածնի ատոմ):

Այս տեղաշարժի շնորհիվ p-կապը բևեռացված է և մասնակի լիցքեր են առաջանում ածխածնի ատոմների վրա։ Հեշտ է պատկերացնել, որ դրական լիցքավորված ջրածնի իոնը (պրոտոն) կմիանա ածխածնի ատոմին (էլեկտրոֆիլ հավելում), որն ունի մասնակի բացասական լիցք, և բրոմի անիոնը՝ մասնակի դրական լիցք ունեցող ածխածնին։

Նման կցումը հետևանք է ատոմների փոխադարձ ազդեցության օրգանական մոլեկուլ. Ինչպես գիտեք, ածխածնի ատոմի էլեկտրաբացասականությունը մի փոքր ավելի բարձր է, քան ջրածինը։

Հետևաբար, մեթիլ խմբում որոշակի բևեռացում σ- C-H միացումներկապված է էլեկտրոնների խտության տեղափոխման հետ ջրածնի ատոմներից ածխածին: Սա իր հերթին առաջացնում է էլեկտրոնի խտության բարձրացում կրկնակի կապի շրջանում և հատկապես դրա ծայրահեղ ատոմում։ Այսպիսով, մեթիլ խումբը, ինչպես մյուս ալկիլ խմբերը, հանդես է գալիս որպես էլեկտրոնի դոնոր: Այնուամենայնիվ, պերօքսիդի միացությունների կամ O 2-ի առկայության դեպքում (երբ ռեակցիան արմատական ​​է), այս ռեակցիան կարող է նաև հակադրվել Մարկովնիկովի կանոնին:

Նույն պատճառներով Մարկովնիկովի կանոնը պահպանվում է, երբ անհամաչափ ալկեններին ավելացնում են ոչ միայն ջրածնի հալոգենիդներ, այլ նաև այլ էլեկտրոֆիլ ռեակտիվներ (H 2 O, H 2 SO 4, HOCl, ICl և այլն):

4. Խոնավացում (ջրի ավելացում): Կատալիզատորների առկայության դեպքում ալկեններին ջուր են ավելացնում՝ սպիրտներ առաջացնելու համար։ Օրինակ:

H 3 C - CH \u003d CH 2 + H - OH → H 3 C - CHOH - CH 3 (իզոպրոպիլային սպիրտ)

Օքսիդացման ռեակցիաներ

Ալկեններն ավելի հեշտ են օքսիդանում, քան ալկանները։ Ալկենների օքսիդացման ժամանակ առաջացած արտադրանքները և դրանց կառուցվածքը կախված են ալկենների կառուցվածքից և այս ռեակցիայի պայմաններից։

1. Այրում

H 2 C \u003d CH 2 + 3O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O

2. Թերի կատալիտիկ օքսիդացում

3. Օքսիդացում նորմալ ջերմաստիճանում: Էթիլենի վրա գործելիս ջրային լուծույթ KMnO 4 (ժամ նորմալ պայմաններ, չեզոք կամ ալկալային միջավայր- Վագների ռեակցիա) տեղի է ունենում երկհիդրիկ սպիրտ - էթիլեն գլիկոլի ձևավորում.

3H 2 C \u003d CH 2 + 2KMnO 4 + 4H 2 O → 3HOCH 2 - CH 2 OH (էթիլեն գլիկոլ) + 2MnO 2 + KOH

Այս ռեակցիան որակական է՝ կալիումի պերմանգանատի լուծույթի մանուշակագույն գույնը փոխվում է, երբ դրան ավելացվում է չհագեցած միացություն։

Ավելի ծանր պայմաններում (KMnO 4-ի օքսիդացում ծծմբաթթվի կամ քրոմի խառնուրդի առկայության դեպքում), կրկնակի կապը խզվում է ալկենի մեջ՝ առաջացնելով թթվածին պարունակող արտադրանք.

H 3 C - CH \u003d CH - CH 3 + 2O 2 → 2H 3 C - COOH (քացախաթթու)

Իզոմերացման ռեակցիա

Ջեռուցման կամ կատալիզատորների առկայության դեպքում ալկենները կարողանում են իզոմերիզացվել՝ շարժվում է կրկնակի կապ կամ ստեղծվում է իզոկառուցվածք։

պոլիմերացման ռեակցիաներ

Π-կապերի խզման պատճառով ալկենի մոլեկուլները կարող են միավորվել միմյանց հետ՝ առաջացնելով երկար շղթայական մոլեկուլներ։

Բնության մեջ գտնելը և ալկենների ֆիզիոլոգիական դերը

Բնության մեջ ացիկլիկ ալկեններ գործնականում չեն հայտնաբերվել։ Օրգանական միացությունների այս դասի ամենապարզ ներկայացուցիչը՝ էթիլեն C 2 H 4, բույսերի հորմոն է և սինթեզվում է դրանցում փոքր քանակությամբ։

Բնության մեջ հանդիպող սակավաթիվ ալկեններից մեկը մուսկալուրն է ( cis-տրիկոզեն-9) էգ տնային ճանճի սեռական գրավիչ է (Մուսկա ներքին).

Ստորին ալկենները բարձր կոնցենտրացիաներում ունեն թմրամիջոցների ազդեցություն: Շարքի բարձրագույն անդամները նույնպես առաջացնում են ցնցումներ և շնչառական ուղիների լորձաթաղանթի գրգռում։

Անհատական ​​ներկայացուցիչներ

Էթիլենը (էթեն) օրգանական քիմիական միացություն է, որը նկարագրված է C 2 H 4 բանաձևով: Դա ամենապարզ ալկենն է։ Պարունակում է կրկնակի կապ և, հետևաբար, վերաբերում է չհագեցած կամ չհագեցած ածխաջրածիններին: Չափազանց խաղում է կարևոր դերարդյունաբերության մեջ և նաև ֆիտոհորմոն է (ցածր մոլեկուլային քաշի օրգանական նյութեր, որոնք արտադրվում են բույսերի կողմից և ունեն կարգավորիչ գործառույթներ):

Էթիլեն - առաջացնում է անզգայացում, ունի գրգռիչ և մուտագեն ազդեցություն:

Էթիլենը ամենաշատ արտադրվող օրգանական միացությունն է աշխարհում. Էթիլենի ընդհանուր համաշխարհային արտադրությունը 2008 թվականին կազմել է 113 մլն տոննա և շարունակում է աճել տարեկան 2-3%-ով։

Էթիլենը հիմնական օրգանական սինթեզի առաջատար արտադրանքն է և օգտագործվում է պոլիէթիլենի արտադրության համար (1-ին տեղ՝ ընդհանուր ծավալի մինչև 60%-ը)։

Պոլիէթիլենը էթիլենի ջերմապլաստիկ պոլիմեր է: Աշխարհում ամենատարածված պլաստիկը.

Սպիտակ գույնի մոմանման զանգված է (բարակ թափանցիկ թիթեղները անգույն են)։ Այն քիմիապես և ցրտադիմացկուն է, մեկուսիչ է, ցնցումների նկատմամբ զգայուն չէ (հարվածման կլանիչ), տաքանալիս փափկվում է (80-120 ° C), սառչելիս սառչում է, կպչունություն (աննման պինդ և (կամ) հեղուկ մարմինների մակերևույթների կպչունություն) չափազանց ցածր: Երբեմն ժողովրդական գիտակցության մեջ այն նույնացվում է ցելոֆանի հետ՝ բուսական ծագման նմանատիպ նյութի հետ:

Պրոպիլեն - առաջացնում է անզգայացում (էթիլենից ավելի ուժեղ), ունի ընդհանուր թունավոր և մուտագեն ազդեցություն:

Դիմացկուն է ջրի նկատմամբ, չի փոխազդում որևէ կոնցենտրացիայի ալկալիների հետ, չեզոք, թթվային և հիմնային աղերի, օրգանական և անօրգանական թթուների, նույնիսկ խտացված ծծմբաթթվի լուծույթների հետ, բայց քայքայվում է 50% ազոտական ​​թթվի ազդեցության տակ սենյակային ջերմաստիճանում և ազդեցության տակ։ հեղուկ և գազային քլորի և ֆտորի. Ժամանակի ընթացքում տեղի է ունենում ջերմային ծերացում։

Պոլիէթիլենային թաղանթ (հատկապես փաթեթավորում, ինչպիսիք են փուչիկները կամ ժապավենը):

Տարաներ (շշեր, տարաներ, տուփեր, տարաներ, այգիների ջրցան տարաներ, սածիլների համար նախատեսված ամաններ.

Պոլիմերային խողովակներ կոյուղու, ջրահեռացման, ջրի և գազի մատակարարման համար։

էլեկտրական մեկուսիչ նյութ.

Պոլիէթիլենային փոշին օգտագործվում է որպես տաք հալեցնող սոսինձ:

Բուտեն-2 - առաջացնում է անզգայացում, ունի գրգռիչ ազդեցություն:

Ալկանների քիմիական հատկությունները

Ալկանները (պարաֆինները) ոչ ցիկլային ածխաջրածիններ են, որոնց մոլեկուլներում ածխածնի բոլոր ատոմները միացված են միայն մեկ կապերով։ Այլ կերպ ասած, ալկանների մոլեկուլներում չկան բազմակի, կրկնակի կամ եռակի կապեր։ Փաստորեն, ալկանները ածխաջրածիններ են, որոնք պարունակում են ջրածնի ատոմների առավելագույն հնարավոր քանակություն, և, հետևաբար, դրանք կոչվում են սահմանափակող (հագեցած):

Հագեցվածության պատճառով ալկանները չեն կարող մտնել հավելման ռեակցիաների մեջ։

Քանի որ ածխածնի և ջրածնի ատոմներն ունեն բավականին մոտ էլեկտրաբացասականություն, դա հանգեցնում է նրան, որ նրանց մոլեկուլներում CH կապերը չափազանց ցածր բևեռականություն ունեն: Այս առումով ալկանների համար ավելի բնորոշ են ռեակցիաները, որոնք ընթանում են ըստ արմատական ​​փոխարինման մեխանիզմի, որը նշվում է S R նշանով։

1. Փոխարինման ռեակցիաներ

Այս տեսակի ռեակցիաներում ածխածին-ջրածին կապերը կոտրվում են։

RH + XY → RX + HY

Հալոգենացում

Ալկանները փոխազդում են հալոգենների (քլոր և բրոմ) հետ ուլտրամանուշակագույն լույսի ազդեցության տակ կամ ուժեղ ջերմության հետ։ Այս դեպքում առաջանում է հալոգենի ածանցյալների խառնուրդ՝ ջրածնի ատոմների փոխարինման տարբեր աստիճաններով՝ մոնո-, դի-տրի- և այլն։ հալոգենով փոխարինված ալկաններ.

Մեթանի օրինակով այն ունի հետևյալ տեսքը.

Ռեակցիոն խառնուրդում հալոգեն/մեթան հարաբերակցությունը փոխելով՝ հնարավոր է ապահովել, որ մեթանի հալոգենի որևէ կոնկրետ ածանցյալ գերակշռի արտադրանքի բաղադրության մեջ:

ռեակցիայի մեխանիզմ

Եկեք վերլուծենք ազատ ռադիկալների փոխարինման ռեակցիայի մեխանիզմը՝ օգտագործելով մեթանի և քլորի փոխազդեցության օրինակը։ Այն բաղկացած է երեք փուլից.

1. մեկնարկը (կամ շղթայի մեկնարկը) - արտաքին էներգիայի ազդեցության տակ ազատ ռադիկալների ձևավորման գործընթաց - ճառագայթում ուլտրամանուշակագույն լույսով կամ ջեռուցմամբ: Այս փուլում քլորի մոլեկուլը ենթարկվում է Cl-Cl կապի հոմոլիտիկ խզման՝ ազատ ռադիկալների ձևավորմամբ.

Ազատ ռադիկալները, ինչպես երևում է վերևի նկարից, կոչվում են ատոմներ կամ ատոմների խմբեր, որոնք ունեն մեկ կամ մի քանիսը չզույգված էլեկտրոններ(Cl, H, CH 3, CH 2 և այլն);

2. Շղթայի զարգացում

Այս փուլը բաղկացած է ակտիվ ազատ ռադիկալների փոխազդեցությունից ոչ ակտիվ մոլեկուլների հետ: Այս դեպքում ձևավորվում են նոր ռադիկալներ։ Մասնավորապես, երբ քլորի ռադիկալները գործում են ալկանների մոլեկուլների վրա, առաջանում են ալկիլ ռադիկալ և ջրածնի քլորիդ։ Իր հերթին, ալկիլ ռադիկալը, բախվելով քլորի մոլեկուլներին, ձևավորում է քլորի ածանցյալ և նոր քլորի ռադիկալ.

3) շղթայի կոտրվածք (մահ).

Առաջանում է երկու ռադիկալների միմյանց հետ ոչ ակտիվ մոլեկուլների վերածելու արդյունքում.

2. Օքսիդացման ռեակցիաներ

Նորմալ պայմաններում ալկաններն իներտ են այնպիսի ուժեղ օքսիդացնող նյութերի նկատմամբ, ինչպիսիք են խտացված ծծմբական և ազոտական ​​թթուները, պերմանգանատը և կալիումի երկքրոմատը (KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7):

Այրումը թթվածնի մեջ

Ա) ամբողջական այրում թթվածնի ավելցուկով. Հանգեցնում է ածխաթթու գազի և ջրի ձևավորմանը.

CH 4 + 2O 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O

Բ) թերի այրում՝ թթվածնի պակասով.

2CH 4 + 3O 2 \u003d 2CO + 4H 2 O

CH 4 + O 2 \u003d C + 2H 2 O

Կատալիտիկ օքսիդացում թթվածնով

Կատալիզատորների առկայության դեպքում ալկանները թթվածնով (~200 o C) տաքացնելու արդյունքում դրանցից կարելի է ստանալ օրգանական արտադրանքների լայն տեսականի՝ ալդեհիդներ, կետոններ, սպիրտներ, կարբոքսիլաթթուներ։

Օրինակ, մեթանը, կախված կատալիզատորի բնույթից, կարող է օքսիդացվել մեթիլ սպիրտֆորմալդեհիդ կամ մածուցիկ թթու.

3. Ալկանների ջերմային փոխակերպումները

Cracking

Cracking (անգլերենից crack - պատռել) է քիմիական գործընթացԸնթանալով բարձր ջերմաստիճանում, ինչի արդյունքում ալկանների մոլեկուլների ածխածնային կմախքը կոտրվում է սկզբնական ալկանների համեմատ ավելի ցածր մոլեկուլային քաշ ունեցող ալկենի և ալկանի մոլեկուլների ձևավորմամբ։ Օրինակ:

CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 3 → CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 + CH 3 -CH \u003d CH 2

Ճեղքը կարող է լինել ջերմային կամ կատալիտիկ: Կատալիտիկ ճեղքման իրականացման համար կատալիզատորների կիրառման շնորհիվ օգտագործվում են զգալիորեն ավելի ցածր ջերմաստիճաններ՝ համեմատած ջերմային կրեկինգի հետ։

Ջրազրկում

Ջրածնի վերացումը տեղի է ունենում C-H կապերի խզման արդյունքում; իրականացվում է կատալիզատորների առկայությամբ բարձր ջերմաստիճաններում: Մեթանի ջրազրկումից առաջանում է ացետիլեն.

2CH 4 → C 2 H 2 + 3H 2

Մեթանը մինչև 1200 ° C տաքացնելը հանգեցնում է նրա տարրալուծմանը պարզ նյութերի.

CH 4 → C + 2H 2

Այլ ալկանների ջրազրկումից ստացվում են ալկեններ.

C 2 H 6 → C 2 H 4 + H 2

Ջրազրկելիս n- ձևավորվում են բութան, բութեն-1 և բութեն-2 (վերջինս ձևով cis-Եվ տրանս-իզոմերներ):

Dehydrocyclization

Իզոմերացում

Ցիկլոալկանների քիմիական հատկությունները

Ցիկլերում չորսից ավելի ածխածնի ատոմներով ցիկլոալկանների քիմիական հատկությունները հիմնականում գրեթե նույնական են ալկանների հատկություններին: Ցիկլոպրոպանի և ցիկլոբուտանի համար, տարօրինակ կերպով, բնորոշ են հավելումների ռեակցիաները։ Դա պայմանավորված է ցիկլի ներսում բարձր լարվածությամբ, ինչը հանգեցնում է նրան, որ այդ ցիկլերը հակված են կոտրվելու: Այսպիսով, ցիկլոպրոպանը և ցիկլոբութանը հեշտությամբ ավելացնում են բրոմ, ջրածին կամ ջրածնի քլորիդ.

Ալկենների քիմիական հատկությունները

1. Ավելացման ռեակցիաներ

Քանի որ ալկենի մոլեկուլներում կրկնակի կապը բաղկացած է մեկ ուժեղ սիգմա և մեկ թույլ pi կապից, դրանք բավականին ակտիվ միացություններ են, որոնք հեշտությամբ մտնում են ավելացման ռեակցիաներ: Ալկենները հաճախ նման ռեակցիաների մեջ են մտնում նույնիսկ մեղմ պայմաններում՝ սառը, ջրային լուծույթներում և օրգանական լուծիչներում։

Ալկենների հիդրոգենացում

Ալկենները կարող են ավելացնել ջրածին կատալիզատորների առկայության դեպքում (պլատին, պալադիում, նիկել).

CH 3 -CH \u003d CH 2 + H 2 → CH 3 -CH 2 -CH 3

Ալկենների հիդրոգենացումը հեշտ է ընթանում նույնիսկ նորմալ ճնշման և թեթև տաքացման դեպքում: Հետաքրքիր փաստ է այն, որ նույն կատալիզատորները կարող են օգտագործվել ալկանների ալկենների ջրազրկման համար, միայն ջրազրկման գործընթացն ընթանում է ավելի բարձր ջերմաստիճանի և ավելի ցածր ճնշման դեպքում:

Հալոգենացում

Ալկենները հեշտությամբ մտնում են բրոմի հետ հավելման ռեակցիայի մեջ ինչպես ջրային լուծույթում, այնպես էլ օրգանական լուծիչներում։ Փոխազդեցության արդյունքում սկզբնական շրջանում բրոմի դեղին լուծույթները կորցնում են իրենց գույնը, այսինքն. գունաթափվել.

CH 2 \u003d CH 2 + Br 2 → CH 2 Br-CH 2 Br

Հիդրոհալոգենացում

Հեշտ է տեսնել, որ անհամաչափ ալկենի մոլեկուլին ջրածնի հալոգիդի ավելացումը տեսականորեն պետք է հանգեցնի երկու իզոմերի խառնուրդի։ Օրինակ, երբ պրոպենին ավելացվում է ջրածնի բրոմիդ, պետք է ստացվեն հետևյալ ապրանքները.

Այնուամենայնիվ, հատուկ պայմանների բացակայության դեպքում (օրինակ, ռեակցիայի խառնուրդում պերօքսիդների առկայություն), ջրածնի հալոգենային մոլեկուլի ավելացումը տեղի կունենա խիստ ընտրովի, Մարկովնիկովի կանոնին համապատասխան.

Հալոգենաջրածնի ավելացումը ալկենին տեղի է ունենում այնպես, որ ջրածինը կցվում է ավելի մեծ թվով ջրածնի ատոմ ունեցող ածխածնի ատոմին (ավելի ջրածնացված), իսկ հալոգենը կցվում է ավելի փոքր թվով ջրածնի ատոմ ունեցող ածխածնի ատոմին։ (ավելի քիչ հիդրոգենացված):

Խոնավացում

Այս ռեակցիան հանգեցնում է սպիրտների ձևավորմանը, ինչպես նաև ընթանում է Մարկովնիկովի կանոնին համապատասխան.

Ինչպես կարող եք կռահել, քանի որ ջրի ավելացումը ալկենի մոլեկուլին տեղի է ունենում Մարկովնիկովի կանոնի համաձայն, առաջնային ալկոհոլի ձևավորումը հնարավոր է միայն էթիլենի խոնավացման դեպքում.

CH 2 \u003d CH 2 + H 2 O → CH 3 -CH 2 -OH

Հենց այս ռեակցիայով էլ էթիլային սպիրտի հիմնական քանակությունն իրականացվում է մեծ հզորությամբ արդյունաբերությունում։

Պոլիմերացում

Ավելացման ռեակցիայի կոնկրետ դեպքը պոլիմերացման ռեակցիան է, որը, ի տարբերություն հալոգենացման, հիդրոհալոգենացման և հիդրացիայի, ընթանում է ազատ ռադիկալների մեխանիզմով.

Օքսիդացման ռեակցիաներ

Ինչպես մյուս բոլոր ածխաջրածինները, ալկենները հեշտությամբ այրվում են թթվածնի մեջ՝ առաջացնելով ածխաթթու գազ և ջուր։ Ավելորդ թթվածնի մեջ ալկենների այրման հավասարումն ունի հետևյալ ձևը.

C n H 2n + (3/2)nO 2 → nCO 2 + nH 2 O

Ի տարբերություն ալկանների, ալկենները հեշտությամբ օքսիդանում են։ Ալկենների վրա KMnO 4-ի ջրային լուծույթի ազդեցության տակ տեղի է ունենում գունաթափում, որը որակական ռեակցիա է օրգանական նյութերի մոլեկուլներում կրկնակի և եռակի CC կապերին:

Ալկենների օքսիդացումը կալիումի պերմանգանատով չեզոք կամ թեթևակի ալկալային լուծույթում հանգեցնում է դիոլների (դիհիդրային սպիրտների) ձևավորմանը.

C 2 H 4 + 2KMnO 4 + 2H 2 O → CH 2 OH–CH 2 OH + 2MnO 2 + 2KOH (սառեցում)

Թթվային միջավայրում կրկնակի կապի ամբողջական խզումը տեղի է ունենում ածխածնի ատոմների փոխակերպմամբ, որոնք ձևավորել են կրկնակի կապը. կարբոքսիլային խմբեր:

5CH 3 CH=CHCH 2 CH 3 + 8KMnO 4 + 12H 2 SO 4 → 5CH 3 COOH + 5C 2 H 5 COOH + 8MnSO 4 + 4K 2 SO 4 + 17H 2 O (տաքացում)

Եթե ​​կրկնակի C=C կապը գտնվում է ալկենի մոլեկուլի վերջում, ապա ածխածնի երկօքսիդը ձևավորվում է որպես ածխածնի ծայրահեղ ատոմի օքսիդացման արտադրանք կրկնակի կապում։ Դա պայմանավորված է այն հանգամանքով, որ միջանկյալ օքսիդացման արտադրանքը՝ մածուցիկ թթուն, հեշտությամբ օքսիդանում է ինքնին օքսիդացնող նյութի ավելցուկով.

5CH 3 CH=CH 2 + 10KMnO 4 + 15H 2 SO 4 → 5CH 3 COOH + 5CO 2 + 10MnSO 4 + 5K 2 SO 4 + 20H 2 O (տաքացում)

Ալկենների օքսիդացման ժամանակ, որոնցում C ատոմը կրկնակի կապում պարունակում է երկու ածխաջրածնային փոխարինիչներ, առաջանում է կետոն։ Օրինակ, 2-մեթիլբութեն-2-ի օքսիդացումն առաջացնում է ացետոն և քացախաթթու:

Ալկենների օքսիդացումը, որը կոտրում է ածխածնի կմախքը կրկնակի կապում, օգտագործվում է դրանց կառուցվածքը հաստատելու համար։

Ալկադիենների քիմիական հատկությունները

Ավելացման ռեակցիաներ

Օրինակ, հալոգենների ավելացում.

Բրոմի ջուրը դառնում է անգույն:

Նորմալ պայմաններում հալոգենի ատոմների ավելացումը տեղի է ունենում բութադիեն-1,3 մոլեկուլի ծայրերում, մինչդեռ π կապերը կոտրված են, բրոմի ատոմները կցվում են ծայրահեղ ածխածնի ատոմներին, իսկ ազատ վալենտները կազմում են նոր π կապ։ Այսպիսով, կարծես կրկնակի կապի «շարժում» կա։ Բրոմի ավելցուկի դեպքում ձևավորված կրկնակի կապի տեղում կարող է ավելացվել ևս մեկ բրոմի մոլեկուլ։

պոլիմերացման ռեակցիաներ

Ալկինների քիմիական հատկությունները

Ալկինները չհագեցած (չհագեցած) ածխաջրածիններ են և, հետևաբար, կարող են մտնել հավելման ռեակցիաներ։ Ալկինների հավելման ռեակցիաներից առավել տարածված է էլեկտրոֆիլ հավելումը։

Հալոգենացում

Քանի որ ալկինի մոլեկուլների եռակի կապը բաղկացած է մեկ ավելի ուժեղ սիգմա կապից և երկու ավելի թույլ pi կապից, նրանք ի վիճակի են կցել մեկ կամ երկու հալոգեն մոլեկուլ: Մեկ ալկինային մոլեկուլով երկու հալոգեն մոլեկուլների ավելացումն ընթանում է էլեկտրոֆիլ մեխանիզմով հաջորդաբար երկու փուլով.

Հիդրոհալոգենացում

Ջրածնի հալոգենրիդի մոլեկուլների ավելացումը նույնպես ընթանում է էլեկտրոֆիլ մեխանիզմով և երկու փուլով։ Երկու փուլերում էլ լրացումն ընթանում է Մարկովնիկովի կանոնին համապատասխան.

Խոնավացում

Ալկիններին ջրի ավելացումը տեղի է ունենում թթվային միջավայրում ռութիումի աղերի առկայության դեպքում և կոչվում է Կուչերովի ռեակցիա։

Ացետիլենին ջրի ավելացման խոնավացման արդյունքում առաջանում է ացետալդեհիդ (քացախային ալդեհիդ).

Ացետիլենի հոմոլոգների համար ջրի ավելացումը հանգեցնում է կետոնների ձևավորմանը.

Ալկինային հիդրոգենացում

Ալկինները ջրածնի հետ փոխազդում են երկու քայլով. Որպես կատալիզատորներ օգտագործվում են այնպիսի մետաղներ, ինչպիսիք են պլատինը, պալադիումը, նիկելը.

Ալկինային տրիմերացում

Երբ բարձր ջերմաստիճանում ացետիլենն անցնում է ակտիվացված ածխածնի վրայով, դրանից առաջանում է տարբեր ապրանքների խառնուրդ, որոնցից հիմնականը բենզոլն է՝ ացետիլենի տրիմերացման արտադրանքը.

Ալկինների դիմերացում

Ացետիլենը նույնպես մտնում է դիմերիզացման ռեակցիայի մեջ։ Գործընթացն ընթանում է պղնձի աղերի առկայության դեպքում՝ որպես կատալիզատորներ.

Ալկինի օքսիդացում

Ալկինները այրվում են թթվածնի մեջ.

C n H 2n-2 + (3n-1) / 2 O 2 → nCO 2 + (n-1) H 2 O

Ալկինների փոխազդեցությունը հիմքերի հետ

Մոլեկուլի վերջում եռակի C≡C ունեցող ալկինները, ի տարբերություն այլ ալկինների, ունակ են մտնել այնպիսի ռեակցիաների, որոնց դեպքում եռակի կապի ջրածնի ատոմը փոխարինվում է մետաղով։ Օրինակ, ացետիլենը հեղուկ ամոնիակում փոխազդում է նատրիումի ամիդի հետ.

HC≡CH + 2NaNH 2 → NaC≡CNa + 2NH 3,

և նաև հետ ամոնիակի լուծույթարծաթի օքսիդ, որը ձևավորում է անլուծելի աղ նման նյութեր, որոնք կոչվում են ացետիլենիդներ.

Այս ռեակցիայի շնորհիվ հնարավոր է ճանաչել տերմինալ եռակի կապով ալկինները, ինչպես նաև մեկուսացնել այդպիսի ալկինը այլ ալկինների հետ խառնուրդից։

Հարկ է նշել, որ արծաթի և պղնձի բոլոր ացետիլենիդները պայթուցիկ նյութեր են։

Ացետիլիդները կարող են արձագանքել հալոգենի ածանցյալների հետ, որոնք օգտագործվում են եռակի կապով ավելի բարդ օրգանական միացությունների սինթեզում.

CH 3 -C≡CH + NaNH 2 → CH 3 -C≡CNa + NH 3

CH 3 -C≡CNa + CH 3 Br → CH 3 -C≡C-CH 3 + NaBr

Արոմատիկ ածխաջրածինների քիմիական հատկությունները

Կապի անուշաբույր բնույթը ազդում է բենզոլների և այլ անուշաբույր ածխաջրածինների քիմիական հատկությունների վրա:

Մեկ 6pi էլեկտրոնային համակարգը շատ ավելի կայուն է, քան սովորական pi կապերը: Հետևաբար, արոմատիկ ածխաջրածինների համար փոխարինման ռեակցիաները ավելի բնորոշ են, քան ավելացման ռեակցիաները։ Արենները փոխարինման ռեակցիաների մեջ են մտնում էլեկտրոֆիլ մեխանիզմով։

Փոխարինման ռեակցիաներ

Հալոգենացում

Նիտրացիա

Նիտրացիոն ռեակցիան լավագույնս ընթանում է ոչ թե մաքուր ազոտաթթվի, այլ դրա խառնուրդի խտացված ծծմբական թթվի, այսպես կոչված, նիտրացնող խառնուրդի ազդեցության ներքո.

Ալկիլացում

Ռեակցիան, որի ժամանակ ջրածնի ատոմներից մեկը արոմատիկ միջուկում փոխարինվում է ածխաջրածնային ռադիկալով.

Հալոգենացված ալկանների փոխարեն կարող են օգտագործվել նաև ալկեններ։ Որպես կատալիզատոր կարող են օգտագործվել ալյումինի հալոգենիդներ, երկաթի երկաթի հալոգենիդներ կամ անօրգանական թթուներ։<

Ավելացման ռեակցիաներ

հիդրոգենացում

Քլորի միացում

Այն ընթանում է արմատական ​​մեխանիզմով ուլտրամանուշակագույն լույսի ինտենսիվ ճառագայթման ներքո.

Նմանապես, ռեակցիան կարող է շարունակվել միայն քլորի հետ:

Օքսիդացման ռեակցիաներ

Այրում

2C 6 H 6 + 15O 2 \u003d 12CO 2 + 6H 2 O + Q

թերի օքսիդացում

Բենզոլային օղակը դիմացկուն է օքսիդացնող նյութերի նկատմամբ, ինչպիսիք են KMnO 4 և K 2 Cr 2 O 7: Արձագանքը չի գնում.

Բենզոլային օղակում փոխարինող նյութերի բաժանումը երկու տեսակի.

Դիտարկենք բենզոլի հոմոլոգների քիմիական հատկությունները՝ որպես օրինակ օգտագործելով տոլուոլը:

Տոլուոլի քիմիական հատկությունները

Հալոգենացում

Տոլուոլի մոլեկուլը կարելի է համարել որպես բենզոլի և մեթանի մոլեկուլների բեկորներ։ Հետևաբար, տրամաբանական է ենթադրել, որ տոլուոլի քիմիական հատկությունները որոշ չափով պետք է համատեղեն առանձին վերցրած այս երկու նյութերի քիմիական հատկությունները։ Մասնավորապես, դա հենց այն է, ինչ նկատվում է դրա հալոգենացման ժամանակ։ Մենք արդեն գիտենք, որ բենզոլը մտնում է քլորի հետ փոխարինման ռեակցիայի մեջ էլեկտրոֆիլ մեխանիզմով, և այդ ռեակցիան իրականացնելու համար պետք է օգտագործվեն կատալիզատորներ (ալյումինի կամ երկաթի հալոգենիդներ)։ Միևնույն ժամանակ, մեթանը նույնպես ունակ է արձագանքելու քլորին, բայց ազատ ռադիկալների մեխանիզմով, որը պահանջում է նախնական ռեակցիայի խառնուրդի ճառագայթում ուլտրամանուշակագույն լույսով։ Տոլուոլը, կախված այն պայմաններից, որոնց տակ այն ենթարկվում է քլորացման, ի վիճակի է բենզոլի օղակում տալ կամ ջրածնի ատոմների փոխարինման արտադրանք, դրա համար անհրաժեշտ է օգտագործել նույն պայմանները, ինչ բենզոլի քլորացման կամ փոխարինման արտադրանքները: ջրածնի ատոմների մեթիլ ռադիկալում, եթե դրա վրա, ինչպես գործել մեթանի վրա քլորով, երբ ճառագայթվում է ուլտրամանուշակագույն լույսով.

Ինչպես տեսնում եք, տոլուոլի քլորացումը ալյումինի քլորիդի առկայության դեպքում հանգեցրեց երկու տարբեր արտադրանքի՝ օրթո- և պարաքլորոտոլուոլի: Դա պայմանավորված է նրանով, որ մեթիլ ռադիկալը առաջին տեսակի փոխարինող է:

Եթե ​​AlCl 3-ի առկայությամբ տոլուոլի քլորացումը կատարվում է քլորի ավելցուկով, ապա հնարավոր է տրիքլորով փոխարինված տոլուոլի ձևավորում.

Նմանապես, երբ տոլուոլը լույսի ներքո քլորացվում է ավելի բարձր քլոր/տոլուոլ հարաբերակցությամբ, կարելի է ստանալ դիքլորմեթիլբենզոլ կամ տրիքլորմեթիլբենզոլ.

Նիտրացիա

Ջրածնի ատոմների փոխարինումը ազոտային խմբին, տոլուոլի նիտրացման ժամանակ կենտրոնացված ազոտական ​​և ծծմբական թթուների խառնուրդով, հանգեցնում է փոխարինման արտադրանքի անուշաբույր միջուկում, և ոչ թե մեթիլ ռադիկալում.

Ալկիլացում

Ինչպես արդեն նշվեց, մեթիլ ռադիկալը առաջին տեսակի կողմնորոշիչ է, հետևաբար, նրա Friedel-Crafts ալկիլացումը հանգեցնում է փոխարինող ապրանքների օրթո և պարա դիրքերում.

Ավելացման ռեակցիաներ

Տոլուենը կարող է հիդրոգենացվել մինչև մեթիլցիկլոհեքսան՝ օգտագործելով մետաղական կատալիզատորներ (Pt, Pd, Ni):

C 6 H 5 CH 3 + 9O 2 → 7CO 2 + 4H 2 O

թերի օքսիդացում

Նման օքսիդացնող նյութի ազդեցության ներքո, որպես կալիումի պերմանգանատի ջրային լուծույթ, կողային շղթան ենթարկվում է օքսիդացման: Նման պայմաններում անուշաբույր միջուկը չի կարող օքսիդացվել։ Այս դեպքում, կախված լուծույթի pH-ից, կառաջանա կա՛մ կարբոքսիլաթթու, կա՛մ դրա աղը։