Ալկեններ - դաս օրգանական միացություններ, ունենալով ածխածնի ատոմների միջև կրկնակի կապ, կառուցվածքային բանաձևը C n H 2n է: Օլեֆինի մոլեկուլներում կրկնակի կապը մեկ σ- և մեկ π- կապն է: Այսպիսով, եթե պատկերացնենք ածխածնի երկու ատոմ և դրանք տեղադրենք հարթության վրա, ապա σ-կապը կտեղակայվի հարթության վրա, իսկ π-կապը՝ հարթության վրա և ներքև (եթե պատկերացում չունեք, թե ինչի մասին է խոսքը։ , տես քիմիական կապերի բաժինը):

Հիբրիդացում

Ալկեններում sp 2 հիբրիդացում է տեղի ունենում, որի համար անկյուն H-C-H 120 աստիճան է, իսկ C=C կապի երկարությունը՝ 0,134 նմ։

Կառուցվածք

π- կապի առկայությունից և փորձնականորեն հաստատված է, որ.

• Իր կառուցվածքով ալկենի մոլեկուլներում կրկնակի կապն ավելի ենթակա է արտաքին ազդեցությունների, քան սովորական σ-կապը։
• Կրկնակի կապը անհնար է դարձնում σ-կապերի շուրջ պտտվելը, ինչը ենթադրում է իզոմերների առկայություն, այս իզոմերները կոչվում են cis- և trans-
• Π կապն ավելի քիչ ուժեղ է, քան σ կապը, քանի որ էլեկտրոններն ավելի հեռու են գտնվում ատոմների կենտրոններից

Ֆիզիկական հատկություններ

Ալկենների ֆիզիկական հատկությունները նման են ալկանների ֆիզիկական հատկություններին։ Ալկենները, որոնք ունեն մինչև հինգ ածխածնի ատոմ, նորմալ պայմաններում գտնվում են գազային վիճակում։ Վեցից 16 ածխածնի ատոմ պարունակությամբ մոլեկուլները գտնվում են հեղուկ վիճակում, իսկ 17 ածխածնի ատոմներից՝ ալկենները։ պինդ վիճակնորմալ պայմաններում։

Ալկենների եռման կետը միջինը բարձրանում է 30 աստիճանով յուրաքանչյուր CH 2 խմբի համար, ինչպես ալկաններում, ճյուղերն իջեցնում են նյութի եռման ջերմաստիճանը։

π- կապի առկայությունը օլեֆինները դարձնում է ջրի մեջ մի փոքր լուծելի, ինչը հանգեցնում է նրանց ցածր բևեռականության: Ալկենները ոչ բևեռային նյութեր են և լուծվում են ոչ բևեռային և թույլ բևեռային լուծիչների մեջ։

Ալկենների խտությունն ավելի բարձր է, քան ալկանինը, բայց ավելի ցածր է, քան ջրինը։

իզոմերիզմ

• Ածխածնի կմախքի իզոմերիզմը՝ 1-բութեն և 2-մեթիլպրոպեն
• Կրկնակի կապի դիրքի իզոմերիզմ՝ 1-բութեն և 2-բութեն
• Միջդասակարգային իզոմերիզմ՝ 1-բութեն և ցիկլոբուտան

Ռեակցիաներ

Ալկենների բնորոշ ռեակցիաներն են ավելացման ռեակցիաները, π-կապը խզվում է և ստացված էլեկտրոնները հեշտությամբ ընդունում են նոր տարր. Π կապի առկայությունը նշանակում է ավելի շատ էներգիա, հետևաբար, որպես կանոն, ավելացման ռեակցիաները էկզոթերմիկ բնույթ ունեն, այսինքն. հոսում է ջերմության արտանետմամբ:

Ավելացման ռեակցիաներ

Ջրածնի հալոգենիդների ավելացում

Ջրածնի հալոգենիդները հեշտությամբ ավելանում են ալկենների կրկնակի կապին՝ առաջացնելով հալոալկաներ։ լս. Ջրածնի հալոգենիդները խառնվում են քացախաթթու, կամ ուղղակիորեն, գազային վիճակում, խառնված ալկենի հետ։ Ռեակցիայի մեխանիզմը դիտարկելու համար անհրաժեշտ է իմանալ Մարկովնիկովի կանոնը.

Մարկովնիկովի կանոնը

Երբ էթիլենի հոմոլոգները փոխազդում են թթուների հետ, ջրածինը ավելացվում է ավելի հիդրոգենացված ածխածնի ատոմին:
Կանոնից բացառություն՝ ալկինների հիդրոբորացումը, կքննարկվի ալկինների մասին հոդվածում։

Ալկեններին ջրածնի հալոգենիդների ավելացման ռեակցիայի մեխանիզմը հետևյալն է. ջրածնի հալոգենիդների մոլեկուլում տեղի է ունենում հոմոլիտիկ կապի խզում, առաջանում են պրոտոն և հալոգեն անիոն։ Պրոտոնը միանում է ալկենին՝ առաջացնելով կարբոկացիա, նման ռեակցիան էնդոթերմիկ է և ունի բարձր մակարդակակտիվացման էներգիան, ուստի ռեակցիան դանդաղ է: Ստացված կարբոկատիոնը շատ ռեակտիվ է, ուստի այն հեշտությամբ կապվում է հալոգենի հետ, ակտիվացման էներգիան ցածր է, ուստի այս քայլը չի ​​դանդաղեցնում ռեակցիան։

Սենյակային ջերմաստիճանում ալկենները փոխազդում են քլորի և բրոմի հետ՝ ածխածնի քառաքլորիդի առկայության դեպքում։ Հալոգենի ավելացման ռեակցիայի մեխանիզմը հետևյալն է՝ π-կապից էլեկտրոնները գործում են հալոգենի X 2 մոլեկուլի վրա։ Քանի որ հալոգենը մոտենում է օլեֆինին, հալոգենի մոլեկուլի էլեկտրոնները տեղափոխվում են ավելի հեռավոր ատոմ, ուստի հալոգենի մոլեկուլը բևեռացված է, մոտակա ատոմն ունի դրական լիցք, իսկ ավելի հեռավորը՝ բացասական: Հալոգենի մոլեկուլում տեղի է ունենում հետերոլիտիկ կապի խզում, առաջանում է կատիոն և անիոն։ Հալոգեն կատիոնը կցվում է ածխածնի երկու ատոմներին π կապի էլեկտրոնային զույգի և կատիոնի ազատ էլեկտրոնային զույգի միջոցով։ Մնացած հալոգեն անիոնը գործում է հալոալկենի մոլեկուլի ածխածնի ատոմներից մեկի վրա՝ կոտրվելով. C-C-X ցիկլըև ձևավորել դիհալոալկեն:

Ալկենի ավելացման ռեակցիաներն ունեն երկու հիմնական կիրառություն, առաջինը քանակական անալիզն է՝ որոշելով կրկնակի կապերի քանակը ներծծված X 2 մոլեկուլների քանակով։ Երկրորդը արդյունաբերության մեջ է։ Պլաստիկ արտադրությունը հիմնված է վինիլքլորիդի վրա: Տրիքլորէթիլենը և տետրաքլորէթիլենը հիանալի լուծիչներ են ացետիլենային ճարպերի և ռետինների համար:

հիդրոգենացում

Միացում ջրածնի գազդեպի ալկեն առաջանում է Pt, Pd կամ Ni կատալիզատորներով: Ռեակցիայի արդյունքում առաջանում են ալկաններ։ Ջրածնի ավելացման կատալիտիկ ռեակցիայի հիմնական կիրառումը, առաջին հերթին, քանակական վերլուծությունն է: Նյութի մեջ կրկնակի կապերի քանակը կարելի է որոշել մնացած H 2 մոլեկուլներից: Երկրորդ, բուսական ճարպերը և ձկան ճարպերը չհագեցած ածխածիններ են, և նման հիդրոգենացումը հանգեցնում է աճի. հալման ջերմաստիճանըվերածվելով պինդ ճարպերի. Մարգարինի արտադրությունը հիմնված է այս գործընթացի վրա։

Խոնավեցում

Երբ ալկենները խառնվում են ծծմբաթթվի հետ, առաջանում են ալկիլ ջրածնի սուլֆատներ։ Ալկիլ ջրածնի սուլֆատները ջրով նոսրացնելիս և միաժամանակ տաքացնելիս առաջանում է սպիրտ։ Ռեակցիայի օրինակ է էթենը (էթիլենը) ծծմբաթթվի խառնումը, որին հաջորդում է ջրի հետ խառնումը և տաքացումը, արդյունքը էթանոլն է։

Օքսիդացում

Ալկենները հեշտությամբ օքսիդանում են տարբեր նյութեր, ինչպիսիք են, օրինակ, KMnO 4 , O 3 , OsO 4 և այլն: Գոյություն ունի ալկենի օքսիդացման երկու տեսակ՝ π-կապերի ճեղքում առանց σ-կապերի կտրվածքի և σ- և π-կապերի ճեղքման: Օքսիդացումը առանց սիգմա կապի խզման կոչվում է մեղմ օքսիդացում, սիգմա կապի խզման դեպքում՝ կոշտ օքսիդացում։

Էթենի օքսիդացումն առանց σ-կապը խզելու ձևավորում է էպօքսիդներ (էպօքսիդները ցիկլային են. C-C-O միացություններ) կամ երկհիդրիկ սպիրտներ։ σ-կապերի խզմամբ օքսիդացումից առաջանում են ացետոններ, ալդեհիդներ և կարբոքսիլաթթուներ։

Օքսիդացում կալիումի պերմանգանատով

Կալիումի պերմանգանատի ազդեցության տակ ալկենների օքսիդացման ռեակցիաները, որոնք կոչվում են, հայտնաբերել է Եգոր Վագները և կրում է նրա անունը։ Վագների ռեակցիայում օքսիդացումը տեղի է ունենում օրգանական լուծիչում (ացետոն կամ էթանոլ) 0-10°C ջերմաստիճանում, կալիումի պերմանգանատի թույլ լուծույթում։ Ռեակցիայի արդյունքում առաջանում են երկհիդրային սպիրտներ, և կալիումի պերմանգանատը դառնում է անգույն։

Պոլիմերացում

Պարզ ալկենների մեծ մասը կարող է ենթարկվել ինքնավելացման ռեակցիաների՝ այդպիսով կառուցվածքային միավորներից մեծ մոլեկուլներ առաջացնելով։ Նման խոշոր մոլեկուլները կոչվում են պոլիմերներ, պոլիմեր առաջացնող ռեակցիան կոչվում է պոլիմերացում։ Պարզ կառուցվածքային միավորները, որոնք կազմում են պոլիմերներ, կոչվում են մոնոմերներ։ Պոլիմերը նշվում է փակագծերում կրկնվող խմբի եզրակացությամբ՝ նշելով «n» ինդեքսը, որը նշանակում է մեծ թվով կրկնություններ, օրինակ՝ «-(CH 2 -CH 2) n -» - պոլիէթիլեն։ Պոլիմերացման գործընթացները հիմք են հանդիսանում պլաստմասսաների և մանրաթելերի արտադրության համար:

Ռադիկալ պոլիմերացում

Արմատական ​​պոլիմերացումը սկսվում է կատալիզատորով` թթվածնով կամ պերօքսիդով: Ռեակցիան բաղկացած է երեք փուլ:

Ընդունելը
ROOR → 2RO.
CH 2 = CH-C 6 H 5 → RO - CH2C. H-C 6 H 5

շղթայի աճ
RO - CH2C. H-C 6 H 5 + CH 2 \u003d CH-C 6 H 5 → RO-CH 2 -CH (C 6 H 5) -CH 2 -C: -C 5 H 6

Շղթայի ավարտը ռեկոմբինացիայի միջոցով
CH 2 -C. H-C 6 H 5 + CH 2 -C: H-C 6 H 5 → CH 2 -CH-C 6 H 5 -CH 2 -CH-C 6 H 5
Բաց միացում անհամաչափությամբ
CH 2 -C. H-C 6 H 5 + CH 2 -C: H-C 6 H 5 → CH \u003d CH-C 6 H 5 + CH 2 -CH 2 -C 6 H 5

Իոնային պոլիմերացում

Ալկենների պոլիմերացման մեկ այլ եղանակ է իոնային պոլիմերացումը: Ռեակցիան ընթանում է միջանկյալ արտադրանքների՝ կարբոկացիաների և կարբանիոնների ձևավորմամբ։ Առաջին կարբոկատիոնի առաջացումը, որպես կանոն, կատարվում է Լյուիս թթվի օգնությամբ, կարբանիոնի առաջացումը տեղի է ունենում համապատասխանաբար Լյուիսի հիմքի հետ ռեակցիայի միջոցով։

A + CH 2 \u003d CH-X → A-CH 2 -C + H-X → ... → A-CH 2 -CHX-CH 2 -CHX-CH 2 C + HX ...

B + CH 2 \u003d CH-X → B-CH 2 -C - H-X → ... → B-CH 2 -CHX-CH 2 -CHX-CH 2 C - HX ...

Ընդհանուր պոլիմերներ

Ամենատարածված պոլիմերներն են.

Անվանակարգ

Ալկենների անվանումը, ինչպես ալկաններին, բաղկացած է առաջին մասից՝ հիմնական շղթայում ածխածնի ատոմների թիվը ցույց տվող նախածանցից և -ene վերջածանցից։ Ալկենը կրկնակի կապ ունեցող միացություն է, ուստի ալկենի մոլեկուլները սկսվում են երկու ածխածնի ատոմներից։ Ցանկում առաջինը էթենն է, էթ- երկու ածխածնի ատոմ, -են՝ կրկնակի կապի առկայություն։

Եթե ​​մոլեկուլում կա երեքից ավելի ածխածնի ատոմ, ապա անհրաժեշտ է նշել կրկնակի կապի դիրքը, օրինակ՝ բութենը կարող է լինել երկու տեսակի.

CH 2 \u003d CH-CH 2 -CH 3
CH 3 -CH \u003d CH -CH 3

Կրկնակի կապի դիրքը նշելու համար պետք է ավելացնել մի թիվ, օրինակ վերևում դրանք կլինեն համապատասխանաբար 1-բութեն և 2-բութեն (օգտագործվում են նաև 1-բութեն և 2-բութեն անվանումները, բայց դրանք համակարգված չեն: )

Կրկնակի կապի առկայությունը ենթադրում է իզոմերիզմ, երբ մոլեկուլները կարող են տեղակայվել կրկնակի կապի հակառակ կողմերում, օրինակ.

Այս իզոմերիզմը կոչվում է cis- (Z-zusammen, գերմաներենից միասին) և trans- (E-entgegen, հակառակ գերմաներենից), առաջին դեպքում՝ cis-1,2-դիքլորեթեն (կամ (Z)-1,2-։ երկքլորէթեն), երկրորդում՝ տրանս-1,2-դիքլորէթեն (կամ (E)-1,2-դիքլորէթեն)։

Ալկենային ածխաջրածինները (օլեֆինները) դասերից են օրգանական նյութեր, որոնք ունեն իրենց սեփականը . Այս դասի ներկայացուցիչների մոտ ալկենների իզոմերիզմի տեսակները չեն կրկնվում այլ օրգանական նյութերի իզոմերիզմի հետ։

հետ շփման մեջ

Դասի բնութագրական առանձնահատկությունները

Էթիլեն օլեֆինները կոչվում են մեկ կրկնակի կապ պարունակող չհագեցած ածխաջրածինների դասերից մեկը։

Ըստ ֆիզիկական հատկություններԱյս կատեգորիայի չհագեցած միացությունների ներկայացուցիչներն են.

• գազեր,
• հեղուկներ,
• պինդ միացություններ.

Մոլեկուլների բաղադրության մեջ կա ոչ միայն «սիգմա», այլ նաև «պի» կապ։ Դրա պատճառը հիբրիդացման կառուցվածքային բանաձևի առկայությունն է. sp2», որը բնութագրվում է միացության ատոմների դասավորվածությամբ նույն հարթությունում։

Միևնույն ժամանակ նրանց միջև ձևավորվում է առնվազն հարյուր քսան աստիճանի անկյուն։ չհիբրիդացված ուղեծրեր» Ռ» բնորոշ է տեղանքին և՛ մոլեկուլային հարթության վրա, և՛ դրանից ներքև:

Կառուցվածքի այս առանձնահատկությունը հանգեցնում է լրացուցիչ կապերի ձևավորմանը՝ «pi» կամ « π ».

Նկարագրված կապն ավելի քիչ ամուր է «սիգմա»-կապերի համեմատ, քանի որ կողքից համընկնողը թույլ կպչունություն ունի: Ձևավորված կապերի էլեկտրոնային խտությունների ընդհանուր բաշխումը բնութագրվում է անհամասեռությամբ։ Ածխածին-ածխածին կապի մոտ պտտվելիս նկատվում է «p» ուղեծրերի համընկնման խախտում։ Յուրաքանչյուր ալկենի (օլեֆինի) համար նման նախշը տարբերակիչ հատկություն է:

Գրեթե բոլոր էթիլենային միացությունները ունեն բարձր եռման և հալման կետեր, որոնք բնորոշ չեն բոլոր օրգանական նյութերին։ Չհագեցած ածխաջրերի այս դասի ներկայացուցիչները արագորեն լուծվում են այլ օրգանական լուծիչների մեջ:

Ուշադրություն.Ացիկլային չհագեցած միացություններ էթիլեն ածխաջրածիններն ունեն ընդհանուր բանաձև՝ C n H 2n:

Հոմոլոգիա

Ելնելով այն հանգամանքից, որ ալկենների ընդհանուր բանաձևը C n H 2n է, դրանք ունեն որոշակի հոմոլոգիա։ Ալկենների հոմոլոգ շարքը սկսվում է առաջին ներկայացուցիչ էթիլենից կամ էթենից։ Այս նյութը նորմալ պայմաններում գազ է և պարունակում է երկու ածխածնի ատոմ և չորս ջրածնի ատոմ.C 2 H 4. Էթենի հետևում ալկենների հոմոլոգ շարքը շարունակվում է պրոպենով և բութենով։ Նրանց բանաձևերը հետևյալն են՝ «C 3 H 6» և «C 4 H 8»: Նորմալ պայմաններում դրանք նույնպես գազեր են, որոնք ավելի ծանր են, ինչը նշանակում է, որ դրանք պետք է հավաքել գլխիվայր շրջված փորձանոթով։

Ալկենների ընդհանուր բանաձևը թույլ է տալիս հաշվարկել այս դասի հաջորդ ներկայացուցիչը՝ կառուցվածքային շղթայում ունենալով առնվազն հինգ ածխածնի ատոմ։ Սա «C 5 H 10» բանաձևով պենտեն է:

Ըստ ֆիզիկական բնութագրերըՆշված նյութը պատկանում է հեղուկներին, ինչպես նաև հոմոլոգ գծի հետևյալ տասներկու միացություններին:

Այս բնութագրերով ալկենների թվում կան նաև պինդ մարմիններ, որոնք սկսվում են C 18 H 36 բանաձևով: Հեղուկ և պինդ էթիլենային ածխաջրածինները հակված չեն լուծվելու ջրում, բայց երբ մտնում են օրգանական լուծիչներ, արձագանքում են դրանց հետ։

Ալկենների նկարագրված ընդհանուր բանաձեւը ենթադրում է նախկինում կանգնած «an» վերջածանցի փոխարինում «en»-ով։ Սա ամրագրված է IUPAC-ի կանոններով: Այս կատեգորիայի միացությունների որ ներկայացուցիչն էլ վերցնենք, դրանք բոլորն ունեն նկարագրված վերջածանց:

Էթիլենի միացությունների անվանման մեջ միշտ կա որոշակի թիվ, որը ցույց է տալիս կրկնակի կապի տեղը բանաձևում: Դրա օրինակներն են՝ «բուտեն-1» կամ «պենտեն-2»: Ատոմային համարակալումը սկսվում է կրկնակի կազմաձևին ամենամոտ եզրից: Այս կանոնը «երկաթե» է բոլոր դեպքերում։

իզոմերիզմ

Կախված ալկենների հիբրիդացման գոյություն ունեցող տեսակից, նրանք ունեն իզոմերիզմի որոշակի տեսակներ, որոնցից յուրաքանչյուրն ունի իր առանձնահատկությունները և կառուցվածքը։ Դիտարկենք ալկենների իզոմերիզմի հիմնական տեսակները:

կառուցվածքային տեսակը

Կառուցվածքային իզոմերիզմը բաժանվում է իզոմերների՝ ըստ.

• ածխածնային կմախք;
• կրկնակի կապի գտնվելու վայրը.

Ածխածնի կմախքի կառուցվածքային իզոմերներն առաջանում են ռադիկալների (հիմնական շղթայից ճյուղեր) առաջանալու դեպքում։

Նշված իզոմերիզմի ալկենների իզոմերները կլինեն.

CH 2 \u003d CH — CH 2 — CH 3.

2-մեթիլպրոպեն-1:

CH2=C — CH 3

│

Ներկայացված միացությունները ընդհանուրածխածնի և ջրածնի ատոմները (C 4 H 8), սակայն ածխաջրածնային կմախքի կառուցվածքը տարբեր է։ Սրանք կառուցվածքային իզոմերներ են, թեև դրանց հատկությունները նույնը չեն: Բութեն-1-ը (բութիլեն) ունի բնորոշ հոտ և թմրամիջոցներ, որոնք նյարդայնացնում են Շնչուղիներ. Այս հատկանիշները չունեն 2-methylpropene-1:

AT այս դեպքըԷթիլենը չունի իզոմերներ (C 2 H 4), քանի որ այն բաղկացած է ընդամենը երկու ածխածնի ատոմից, որտեղ ռադիկալները չեն կարող փոխարինվել:

Խորհուրդ.Ռադիկալը թույլատրվում է տեղադրել միջին և նախավերջին ածխածնի ատոմների վրա, սակայն չի կարելի դրանք տեղադրել ծայրահեղ փոխարինողների մոտ։ Այս կանոնը գործում է բոլոր չհագեցած ածխաջրածինների համար:

Ինչ վերաբերում է կրկնակի կապի գտնվելու վայրին, ապա իզոմերները առանձնանում են.

CH 2 \u003d CH — CH 2 — CH 2 -CH 3.

CH 3 -CH = Չ — CH 2 -CH 3.

Ներկայացված օրինակներում ալկենների ընդհանուր բանաձևը հետևյալն է.C 5 H 10,, բայց մեկ կրկնակի կապի գտնվելու վայրը տարբեր է։Այս միացությունների հատկությունները տարբեր կլինեն: Սա կառուցվածքային իզոմերիզմ ​​է:

իզոմերիզմ

Տարածական տեսակը

Ալկենների տարածական իզոմերիզմը կապված է ածխաջրածնային փոխարինիչների դասավորության բնույթի հետ։

Դրա հիման վրա առանձնանում են իզոմերները.

• «cis»;
• «Տրանս».

Ալկենների ընդհանուր բանաձևը թույլ է տալիս ստեղծել նույն միացության «տրանս-իզոմերներ» և «ցիս-իզոմերներ»։ Վերցրեք, օրինակ, բուտիլենը (բութեն): Դրա համար հնարավոր է ստեղծել տարածական կառուցվածքի իզոմերներ՝ փոխարինողները կրկնակի կապի նկատմամբ տարբեր ձևերով դասավորելով։ Օրինակներով, ալկենների իզոմերիզմը կունենա հետևյալ տեսքը.

«ցիս-իզոմեր» «տրանս-իզոմեր»

Բուտեն-2 Բուտեն-2

Այս օրինակից երևում է, որ «ցիս-իզոմերները» կրկնակի կապի հարթության մի կողմում ունեն երկու նույնական ռադիկալներ։ «Տրանս-իզոմերների» համար այս կանոնը չի գործում, քանի որ նրանք ունեն երկու տարբեր փոխարինողներ «C \u003d C» ածխածնային շղթայի համեմատ: Հաշվի առնելով այս օրինաչափությունը՝ հնարավոր է կառուցել «cis» և «trans» իզոմերներ տարբեր ացիկլիկ էթիլենային ածխաջրածինների համար։

Ներկայացված «cis-իզոմերը» և «տրանս-իզոմերը» բութեն-2-ի համար չեն կարող փոխակերպվել միմյանց, քանի որ դա պահանջում է ռոտացիա գոյություն ունեցող ածխածնային կրկնակի շղթայի շուրջ (C=C): Այս ռոտացիան իրականացնելու համար անհրաժեշտ է որոշակի քանակությամբ էներգիա՝ գոյություն ունեցող «p-կապը» կոտրելու համար։

Ելնելով վերոգրյալից՝ կարելի է եզրակացնել, որ տեսակի «տրանս» և «ցիս» իզոմերները առանձին միացություններ են՝ որոշակի քիմիական և ֆիզիկական հատկություններով:

Որ ալկենը չունի իզոմերներ: Էթիլենը չունի տարածական իզոմերներ երկակի շղթայի նկատմամբ ջրածնային փոխարինիչների նույն դասավորության պատճառով։

Interclass

Տարածված է ալկենային ածխաջրածիններում միջդասակարգային իզոմերիզմը։ Դրա պատճառը այս դասի ներկայացուցիչների ընդհանուր բանաձեւի նմանությունն է ցիկլոպարաֆինների (ցիկլոալկաններ) բանաձեւի հետ։ Նյութերի այս կատեգորիաները ունեն նույն թվով ածխածնի և ջրածնի ատոմներ՝ բաղադրության բազմապատիկ (C n H 2n):

Միջդասակարգային իզոմերները կունենան հետևյալ տեսքը.

CH 2 \u003d CH — CH 3.

Ցիկլոպրոպան:

Ստացվում է, որ բանաձեւըC 3 H 6պատասխանատու են երկու միացություններ՝ պրոպեն-1 և ցիկլոպրոպան:Կառուցվածքային կառուցվածքից կարելի է տեսնել ածխածնի տարբեր դասավորությունը միմյանց նկատմամբ։ Այս միացությունների հատկությունները նույնպես տարբեր են։ Պրոպեն-1 (պրոպիլեն) ցածր եռման կետով գազային միացություն է։ Ցիկլոպրոպանը բնութագրվում է գազային վիճակով՝ սուր հոտով և սուր համով։ Քիմիական հատկություններԱյս նյութերը նույնպես տարբերվում են, բայց դրանց բաղադրությունը նույնական է։ Դեպի օրգանական այս տեսակըիզոմերները կոչվում են միջդասակարգային:

Ալկեններ. Ալկենների իզոմերիզմ. ՕԳՏԱԳՈՐԾԵԼ. Օրգանական քիմիա.

Ալկեններ. Կառուցվածք, նոմենկլատուրա, իզոմերիզմ

Եզրակացություն

Ալկենի իզոմերիզմը նրանց կարևոր հատկանիշն է, որի շնորհիվ բնության մեջ հայտնվում են այլ հատկություններով նոր միացություններ, որոնք օգտագործվում են արդյունաբերության և առօրյա կյանքում։

Ալկեններ - չհագեցած ածխաջրածիններպարունակում է մեկ կրկնակի կապ. Ալկենների օրինակներ.

Ալկենների ստացման մեթոդներ.

1. Ալկանների ճեղքումը 400-700°C-ում: Ռեակցիան ընթանում է ազատ ռադիկալների մեխանիզմի համաձայն.

2. Ալկանների ջրազրկում.

3. Վերացման ռեակցիա (կտրվածք). 2 ատոմ կամ ատոմների 2 խումբ կտրվում են հարևան ածխածնի ատոմներից և առաջանում է կրկնակի կապ։ Այս ռեակցիաները ներառում են.

Ա) սպիրտների ջրազրկում (150 ° C-ից բարձր տաքացում, ծծմբաթթվի մասնակցությամբ՝ որպես ջրահեռացնող ռեագենտ).

Բ) Ջրածնի հալոգենիդների ճեղքումը, երբ ենթարկվում է ալկալիի ալկոհոլային լուծույթին.

Ջրածնի ատոմը բաժանվում է հիմնականում ածխածնի ատոմից, որը կապված է ավելի փոքր թվով ջրածնի ատոմների հետ (ամենաքիչ հիդրոգենացված ատոմ). Զայցեւի իշխանությունը.

Բ) Դեհալոգենացում.

Ալկենների քիմիական հատկությունները.

Ալկենների հատկությունները որոշվում են բազմակի կապի առկայությամբ, հետևաբար ալկենները մտնում են էլեկտրոֆիլ հավելման ռեակցիաների մեջ, որոնք ընթանում են մի քանի փուլով (H-X - ռեագենտ).

1-ին փուլ.

2-րդ փուլ.

.

Այս տեսակի ռեակցիայի մեջ ջրածնի իոնը պատկանում է ավելի բացասական լիցք ունեցող ածխածնի ատոմին։ Խտության բաշխումը հետևյալն է.

Եթե ​​որպես փոխարինող կա դոնոր, որն արտահայտվում է որպես +I- էֆեկտ, ապա էլեկտրոնի խտությունը տեղափոխվում է դեպի ամենաջրածնային ածխածնի ատոմը՝ դրա վրա ստեղծելով մասամբ բացասական լիցք։ Արձագանքները շարունակվում են Մարկովնիկովի կանոնը: երբ միացված է բևեռային մոլեկուլներտիպ HX (HCl, HCN, ՀՈՀև այլն) անհամաչափ ալկենների դեպքում ջրածինը նախընտրելիորեն ավելացվում է ավելի հիդրոգենացված ածխածնի ատոմին կրկնակի կապում:

Ա) ավելացման ռեակցիաներ.
1) հիդրոհալոգենացում.

Ռեակցիան ընթանում է Մարկովնիկովի կանոնով։ Բայց եթե ռեակցիայի մեջ առկա է պերօքսիդ, ապա կանոնը հաշվի չի առնվում.

2) խոնավացում. Ֆոսֆորի կամ ծծմբաթթվի առկայության դեպքում ռեակցիան ընթանում է Մարկովնիկովի կանոնի համաձայն.

3) հալոգենացում. Արդյունքը գունաթափումն է: բրոմ ջուրբազմակի կապի որակական ռեակցիան է.

4) հիդրոգենացում. Ռեակցիան ընթանում է կատալիզատորների առկայության դեպքում։

Ալկենները քիմիապես ակտիվ են։ Նրանց քիմիական հատկությունները մեծապես որոշվում են կրկնակի կապի առկայությամբ։ Ալկենների համար առավել բնորոշ են էլեկտրոֆիլ միացման ռեակցիաները և արմատական ​​ավելացման ռեակցիաները։ Նուկլեոֆիլային ավելացման ռեակցիաները սովորաբար պահանջում են ուժեղ նուկլեոֆիլ և բնորոշ չեն ալկեններին։ Ալկենները հեշտությամբ մտնում են օքսիդացման, ավելացման ռեակցիաներ և կարող են նաև փոխարինել ալիլ ռադիկալներով։

Ավելացման ռեակցիաներ

Ջրածինացում Ալկեններին ջրածնի ավելացումը (ջրածինացման ռեակցիան) իրականացվում է կատալիզատորների առկայությամբ։ Առավել հաճախ օգտագործվում են մանրացված մետաղներ՝ պլատին, նիկել, պալադիում և այլն, արդյունքում առաջանում են համապատասխան ալկաններ (հագեցած ածխաջրածիններ)։

$CH_2=CH_2 + H2 → CH_3–CH_3$

հալոգենների ավելացում. Ալկենները նորմալ պայմաններում հեշտությամբ արձագանքում են քլորի և բրոմի հետ՝ ձևավորելով համապատասխան դիհալոալկաններ, որոնցում հալոգենի ատոմները գտնվում են հարևան ածխածնի ատոմների մոտ։

Դիտողություն 1

Երբ ալկենները փոխազդում են բրոմի հետ, բրոմի դեղնադարչնագույն գույնը գունաթափվում է։ Սա չհագեցած ածխաջրածինների համար ամենահին և ամենապարզ որակական ռեակցիաներից մեկն է, քանի որ ալկիններն ու ալկադիենները նույնպես արձագանքում են նույն կերպ։

$CH_2=CH_2 + Br_2 → CH_2Br–CH_2Br$

ջրածնի հալոգենիդների ավելացում. Երբ էթիլենի ածխաջրածինները փոխազդում են ջրածնի հալոգենիդների հետ ($HCl$, $HBr$), առաջանում են հալոալկաններ, ռեակցիայի ուղղությունը կախված է ալկենների կառուցվածքից։

Էթիլենի կամ սիմետրիկ ալկենների դեպքում ավելացման ռեակցիան տեղի է ունենում միանշանակորեն և հանգեցնում է միայն մեկ արտադրանքի ձևավորմանը.

$CH_2=CH_2 + HBr → CH_3–CH_2Br$

Անհամաչափ ալկենների դեպքում հնարավոր է երկու տարբեր ավելացման ռեակցիայի արտադրանքի ձևավորում.

Դիտողություն 2

Փաստորեն, հիմնականում ձևավորվում է միայն մեկ ռեակցիայի արտադրանք: Նման ռեակցիաների անցման ուղղության օրինաչափությունը հաստատել է ռուս քիմիկոս Վ.Վ. Մարկովնիկովը 1869 թվականին Այն կոչվում է Մարկովնիկովի իշխանություն։ Անհամաչափ ալկենների հետ ջրածնի հալոգենիդների փոխազդեցության ժամանակ ջրածնի ատոմը միանում է այն վայրում, որտեղ կրկնակի կապը խզվում է ամենաջրածնային ածխածնի ատոմում, այսինքն՝ նախքան այն միանալը մեծ թվով ջրածնի ատոմների։

Մարկովնիկովը ձևակերպեց այս կանոնը փորձարարական տվյալների հիման վրա, և միայն շատ ավելի ուշ ստացվեց տեսական նախադրյալներ. Դիտարկենք պրոպիլենի ռեակցիան քլորաջրածնի հետ։

$p$ պարտատոմսի առանձնահատկություններից մեկն այն է, որ հեշտությամբ բևեռացվելու է: Պրոպենի մոլեկուլում մեթիլ խմբի (դրական ինդուկտիվ ազդեցություն + $I$) ազդեցության տակ $p$ կապի էլեկտրոնային խտությունը տեղափոխվում է ածխածնի ատոմներից մեկը (= $CH_2$)։ Արդյունքում դրա վրա հայտնվում է մասնակի բացասական լիցք ($\delta -$): Կրկնակի կապի մյուս ածխածնի ատոմի վրա առաջանում է մասնակի դրական լիցք ($\դելտա +$):

Էլեկտրոնների խտության այս բաշխումը պրոպիլենի մոլեկուլում որոշում է պրոտոնի կողմից ապագա հարձակման վայրը։ Սա մեթիլենի խմբի ածխածնի ատոմն է (= $CH_2$), որը կրում է մասնակի բացասական լիցք $\դելտա-$։ Իսկ քլորը, համապատասխանաբար, հարձակվում է ածխածնի ատոմի վրա մասնակի դրական լիցքով $\դելտա+$։

Արդյունքում, պրոպիլենի հիմնական ռեակցիան ջրածնի քլորիդով 2-քլորոպրոպանն է։

Խոնավեցում

Ալկենների խոնավացումը տեղի է ունենում հանքային թթուների առկայության դեպքում և ենթարկվում է Մարկովնիկովի կանոնին։ Ռեակցիայի արտադրանքը սպիրտներ են

$CH_2=CH_2 + H_2O → CH_3–CH_2–OH$

Ալկիլացում

Ալկանների ավելացումը ալկեններին թթվային կատալիզատորի ($HF$ կամ $H_2SO_4$) առկայության դեպքում ցածր ջերմաստիճաններում հանգեցնում է ավելի բարձր ածխաջրածինների առաջացման: մոլեկուլային քաշըև հաճախ օգտագործվում է արդյունաբերության մեջ շարժիչային վառելիք արտադրելու համար

$R–CH_2=CH_2 + R’–H → R–CH_2–CH_2–R’$

Օքսիդացման ռեակցիաներ

Ալկենների օքսիդացումը կարող է տեղի ունենալ՝ կախված օքսիդացնող ռեակտիվների պայմաններից և տեսակներից, ինչպես կրկնակի կապի խզման, այնպես էլ ածխածնի կմախքի պահպանման դեպքում.

պոլիմերացման ռեակցիաներ

Ալկենի մոլեկուլներն ունակ են որոշակի պայմաններում միանալ միմյանց $\pi$-կապերի բացմամբ և դիմերների, տրիմերների կամ բարձր մոլեկուլային միացությունների՝ պոլիմերների առաջացմամբ։ Ալկենների պոլիմերացումը կարող է ընթանալ ինչպես ազատ ռադիկալների, այնպես էլ կատիոն-անիոնների մեխանիզմներով։ Որպես պոլիմերացման նախաձեռնողներ օգտագործվում են թթուներ, պերօքսիդներ, մետաղներ և այլն։Պոլիմերացման ռեակցիան նույնպես իրականացվում է ջերմաստիճանի, ճառագայթման և ճնշման ազդեցության տակ։ Տիպիկ օրինակ է էթիլենի պոլիմերացումը պոլիէթիլենի ձևավորման համար

$nCH_2=CH_2 → (–CH_2–CH_(2^–))_n$

Փոխարինման ռեակցիաներ

Ալկենների փոխարինման ռեակցիաները բնորոշ չեն։ Այնուամենայնիվ, բարձր ջերմաստիճաններում (400 °C-ից բարձր) ճնշվում են արմատական ​​հավելումների ռեակցիաները, որոնք շրջելի են։ Այս դեպքում հնարավոր է դառնում ջրածնի ատոմի փոխարինումը ալիլային դիրքում՝ պահպանելով կրկնակի կապը։

$CH_2=CH–CH_3 + Cl_2 – CH_2=CH–CH_2Cl + HCl$

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 ավելացումանհամաչափ ալկեններին 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; մեջ) 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. Կազմե՛ք էթիլենի և թթվածնի ռեակցիաների հավասարումները հետևյալ գործընթացների համար. ա) 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 լիտր։ CO2. Գրե՛ք այս ածխաջրածնի կառուցվածքային բանաձևը.

Դաս 10
Ալկենների ստացում և օգտագործում

Ալկենների ստացման ռեակցիաները հանգում են ալկենների քիմիական հատկությունները ներկայացնող ռեակցիաների հակադարձմանը (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 նրանց վրա սպիրտում գտնվող ալկալիների լուծույթի ազդեցության ներքո, 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 քիմիական սինթեզի միջանկյալ արտադրանք:

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 է անցել տաքացված ալյումինի օքսիդով 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 nբրոմի հետ ընդհանուր տեսարան:

Մոլային զանգվածալկեն Մ(ԻՑ 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.

ԻՑ աՀ մեջ+ 4,5O 2 3CO 2 + 3H 2 O:

Ջրի մոլեկուլների թիվը որոշվում է ռեակցիայի հավասարմամբ՝ 4.5 2 = 9 O ատոմ արձագանքել են, 6 O ատոմ կապված են CO 2-ում, մնացած 3 O ատոմները երեք H 2 O մոլեկուլների մասն են։ Հետևաբար, ինդեքսները հավասար են. ա = 3, մեջ\u003d 6. Ցանկալի ածխաջրածինը պրոպիլեն C 3 H 6 է:
Պատասխանել. Պրոպիլենի կառուցվածքային բանաձևը CH 2 = CHCH 3 է:

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 կապը ճշմարիտ է.
2,8/22,4 = X/160. Այստեղից X= 20 գ Br 2:
Պատասխանել. 20 գ Br 2: