2.1. Алкены: Строение, номенклатура, изомерия

Алкены

Алкены – непредельные (ненасыщенные) углеводороды, имеющие в молекуле одну двойную связь С=С. Такая связь содержит одну сигма-связь (σ-связь) и одну пи-связь (π-связь).

Алкены также называют этиленовыми углеводородами, по первому члену гомологического ряда – этилену – CH2=CH2. Общая формула их гомологического ряда – CnH2n.

Номенклатура и изомерия алкенов

Названия алкенов формируются путем добавления суффикса “ен” к названию алкана с соответствующим числом: этен, пропен, бутен, пентен и т.д.

При составлении названия алкена важно учесть, что главная цепь атомов углерода должна обязательно содержать двойную связь. Принято начинать нумерацию атомов углерода с того края, к которому ближе двойная связь. В конце названия указывают атом углерода, у которого начинается двойная связь.

Атомы углерода, прилежащие к двойной связи находятся в sp 2 гибридизации.

Для алкенов характерна изомерия углеродного скелета, положения двойной связи, межклассовая изомерия с циклоалканами и пространственная геометрическая изомерия в виде существования цис- и транс-изомеров.

Некоторые данные, касающиеся алкены, надо выучить:

  • Длина связи между атомами углерода составляет 0,134 нм
  • Тип гибридизации атомов углерода (прилежащих к двойной связи) – sp 2
  • Валентный угол (между химическими связями) составляет 120°
Получение алкенов

Алкены получают несколькими способами:

    Крекинг нефти

В результате крекинга нефти образуется один алкан и один алкен.

При наличии катализатора и повышенной температуры от молекул алканов отщепляется водород. Наиболее легко водород отдает третичный атом, чуть труднее – вторичный и заметно труднее – первичный.

В реакции галогеналкана со спиртовым(!) раствором щелочи образуется алкен. По правилу Зайцева, водород отщепляется от соседнего наименее гидрированного атома углерода.

В подобных реакциях применяется цинк (цинковая пыль) – двухвалентный металл, который связывает расположенные рядом атомы галогенов. Между атомами углерода, которым принадлежали галогены, завязывается двойная связь.

При нагревании спиртов c серной кислотой – H2SO4, обладающей выраженными водоотнимающими свойствами, происходит отщепление воды от спирта по правилу Зайцева. В результате образуется алкен.

Внутримолекулярная дегидратация спиртов происходит при t > 140 °C.

Химические свойства алкенов

Алкены – ненасыщенные углеводороды, охотно вступающие в реакции присоединения. Реакции замещения для них не характерны.

Водород присоединяется к атомам углерода, образующим двойную связь. Пи-связь (π-связь) рвется, остается единичная сигма-связь (σ-связь).

Реакция с бромной водой является качественной для непредельных соединений, содержащих двойные (и тройные) связи. В ходе такой реакции бромная вода обесцвечивается, что указывает на присоединение его по кратным связям к органическому веществу.

Реакция с хлором на свету протекает по свободнорадикальному механизму, так как на свету молекулы хлора расщепляются, образуя свободные радикалы.

Алкены вступают в реакции гидрогалогенирования, протекающие по типу присоединения.

Гидрогалогенирование протекает по правилу Марковникова, в соответствии с которым атом водорода присоединяется к наиболее гидрированному, а атом галогена – к наименее гидрированному атому углерода.

Присоединение воды, гидратация, происходит по правилу Марковникова. Водород присоединяется к наиболее гидрированному атому углерода, гидроксогруппа – к наименее гидрированному.

При горении алкены, как и все органические соединения, сгорают с образованием углекислого газа и воды – полное окисление. При неполном окислении образуются окиси.

Окисление алкенов перманганатом калия (марганцовкой) в нейтральной среде является качественной реакцией на алкены в частности, и непредельные углеводороды в целом. В результате реакции фиолетовый раствор марганцовки обесцвечивается и выпадает осадок бурого цвета – MnO2.

В более жестких условиях – при подкислении раствора серной кислотой, реакция идет с полным разрывом в самом слабом месте молекулы – двойной связи.

Полимеризация – цепная реакция синтеза полимеров, при котором молекула полимера образуется путем последовательного соединения молекул мономеров.

Индекс “n”, степень полимеризации, обозначает число мономерных звеньев, которые входят в состав полимера.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Алкены — номенклатура, получение, характерные химические свойства

К непредельным относят углеводороды, содержащие в молекулах кратные связи между атомами углерода. Непредельными являются алкены, алкины, алкадиены (полиены). Непредельным характером обладают также циклические углеводороды, содержащие двойную связь в цикле (циклоалкены), а также циклоалканы с небольшим числом атомов углерода в цикле (три или четыре атома). Свойство «непредельности» связано со способностью этих веществ вступать в реакции присоединения, прежде всего водорода, с образованием предельных, или насыщенных углеводородов — алканов.

Читайте также:
8.3. Многоатомные спирты (этиленгликоль, глицерин): Химические свойства

Строение алкенов


Алкены
— ациклические углеводороды, содержащие в молекуле помимо одинарных связей, одну двойную связь между атомами углерода и соответствующие общей формуле СnН2n. Свое второе название — олефины — алкены получили по аналогии с жирными непредельными кислотами (олеиновая, линолевая), остатки которых входят в состав жидких жиров — масел.
Атомы углерода, между которыми есть двойная связь, находятся в состоянии sр 2 -гибридизации. Это означает, что в гибридизации участвуют одна s- и две р-орбитали, а одна р-орбиталь остается негибридизованной. Перекрывание гибридных орбиталей приводит к образованию σ-связи, а за счет негибридизованных р-орбиталей
соседних атомов углерода образуется вторая, π-связь. Таким образом, двойная связь состоит из одной σ- и одной π — связи. Гибридные орбитали атомов, образующих двойную связь, находятся в одной плоскости, а орбитали, образующие π -связь, располагаются перпендикулярно плоскости молекулы. Двойная связь (0,132 им) короче одинарной, а ее энергия больше, т. к. она является более прочной. Тем не менее, наличие подвижной, легко поляризуемой π -связи приводит к тому, что алкены химически более активны, чем алканы, и способны вступать в реакции присоединения.

Образование двойной связи в алкенах

Гомологический ряд этена

Неразветвленные алкены составляют гомологи- ческий ряд этена (этилена): С2Н4 — этен, С3Н6 — пропен, С4Н8 — бутен, С5Н10 — пентен, С6Н12 — гексен, С7Н14 — гептен и т.д.

Изомерия алкенов

Для алкенов характерна структурная изомерия. Структурные изомеры отличаются друг от друга строением углеродного скелета. Простейший алкен, для которого характерны структурные изомеры, — это бутен:


Особым видом структурной изомерии является изомерия положения двойной связи:

Алкены изомерны циклоалканам (межклассовая изомерия), например:

Вокруг одинарной углерод-углеродной связи возможно практически свободное вращение атомов углерода, поэтому молекулы алканов могут приобретать самую разнообразную форму. Вращение вокруг двойной связи невозможно, что приводит к появлению у алкенов еще одного вида изомерии — геометрической, или цис- и транс-изомерии.


Цис-изомеры отличаются от транс-изомеров пространственным расположением фрагментов молекулы (в данном случае метильных групп) относительно плоскости π -связи, а следовательно, и свойствами.

Номенклатура алкенов

1. Выбор главной цепи. Образование названия углеводорода начинается с определения главной цепи — самой длинной цепочки атомов углерода в молекуле. В случае алкенов главная цепь должна содержать двойную связь.
2. Нумерация атомов главной цепи. Нумерация атомов главной цепи начинается с того конца, к которому ближе находится двойная связь.
Например,правильное название соединения:

Если по положению двойной связи нельзя определить начало нумерации атомов в цепи, то его определяет положение заместителей так же, как для предельных углеводородов.

3. Формирование названия. В конце названия указывают номер атома углерода, у которого начинается двойная связь, и суффикс -ен, обозначающий принадлежность соединения к классу алкенов. Например:

Физические свойства алкенов

Первые три представителя гомологического ряда алкенов — газы; вещества состава С5Н10 — С16Н32 — жидкости; высшие алкены — твердые вещества.
Температуры кипения и плавления закономерно повышаются при увеличении молекулярной массы соединений.

Химические свойства алкенов

Реакции присоединения. Напомним, что отличительной чертой представителей непредельных углеводородов — алкенов является способность вступать в реакции присоединения. Большинство этих реакций протекает по механизму электрофильного присоединения.
1. Гидрирование алкенов. Алкены способны присоединять водород в присутствии катализаторов гидрирования, металлов — платины, палладия, никеля:

Эта реакция протекает при атмосферном и повышенном давлении и не требует высокой температуры, т. к. является экзотермической. При повышении температуры на тех же катализаторах может пойти обратная реакция — дегидрирование.

2. Галогенирование (присоединение галогенов). Взаимодействие алкена с бромной водой или раствором брома в органическом растворителе (СС14) приводит к быстрому обесцвечиванию этих растворов в результате присоединения молекулы галогена к алкену и образования дигалогеналканов.
3. Гидрогалогенирование (присоединение галогеноводорода).


Эта реакция подчиняется правилу Марковникова:
При присоединении галогеноводорода к алкену водород присоединяется к более гидрированному атому углерода, т. е. атому, при котором находится больше атомов водорода, а галоген — к менее гидрированному.


4. Гидратация (присоединение воды). Гидратация алкенов приводит к образованию спиртов. Например, присоединение воды к этену лежит в основе одного из промышленных способов получения этилового спирта.

Обратите внимание на то, что первичный спирт (с гидроксогруппой при первичном углероде) образуется только при гидратации этена. При гидратации пропена или других алкенов образуются вторичные спирты .

Читайте также:
8.2. Многоатомные спирты (этиленгликоль, глицерин): Способы получения

Эта реакция протекает также в соответствии с правилом Марковникова — катион водорода присоединяется к более гидрированному атому углерода, а гидроксогруппа — к менее гидрированному.
5. Полимеризация. Особым случаем присоединения является реакция полимеризации алкенов:


Эта реакция присоединения протекает по свободнорадикальному механизму.
Реакции окисления.
1. Горение. Как и любые органические соединения, алкены горят в кислороде с образованием СО2 и Н2О:


2. Окисление в растворах. В отличие от алканов алкены легко окисляются под действием растворов перманганата калия. В нейтральных или щелочных растворах происходит окисление алкенов до диолов (двухатомных спиртов), причем гидроксильные группы присоединяются к тем атомам, между которыми до окисления существовала двойная связь:

Химия. 10 класс

Конспект урока

Химия, 10 класс

Урок № 3 Непредельные углеводороды – алкены

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме

Урок посвящён непредельным углеводородам, их номенклатуре, физическим и химическим свойствам, а также роли в жизни человека. В ходе урока учащиеся познакомятся с представителями данного класса органических веществ.

Алкены – непредельные углеводороды ряда этилена, имеющие одну двойную углерод-углеродную связь

Гибридизация – процесс взаимодействия разных, но близких по энергии электронных орбиталей, приводящий к их выравниванию по форме и энергии.

Гомология – явление сходства по составу, строению, химическим свойствам и принадлежности к тому же классу одного вещества с другим веществом, но различающиеся дуг от друга на одну или несколько групп СН2. Группу СН2 называют гомологической разностью.

Горение – быстро протекающий процесс окисления вещества, сопровождающийся большим выделением тепла и ярким свечением.

Полимеризация – реакция, при которой одинаковые молекулы соединяются между собой в более крупную молекулу

Изомерия – явление существования веществ, одинаковых по составу и молекулярной массе, но различающихся по строению или расположению атомов в пространстве и вследствие этого по физическим и химическим свойствам. Такие вещества называются изомерами.

Формула структурная – изображение молекулы, в котором показан порядок связывания атомов между собой. Химические связи в таких формулах обозначаются черточками.

Основная литература: Рудзитис, Г. Е., Фельдман, Ф. Г. Химия. 10 класс. Базовый уровень; учебник/ Г. Е. Рудзитис, Ф. Г, Фельдман – М.: Просвещение, 2018. – 224 с.

Дополнительная литература:

1. Рябов, М.А. Сборник задач, упражнений и тестов по химии. К учебникам Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман «Химия. 10 класс» и «Химия. 11 класс»: учебное пособие / М.А. Рябов. – М.: Экзамен. – 2013. – 256 с.

2. Рудзитис, Г.Е. Химия. 10 класс : учебное пособие для общеобразовательных организаций. Углублённый уровень / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – М. : Просвещение. – 2018. – 352 с.

Открытые электронные ресурсы:

Единое окно доступа к информационным ресурсам [Электронный ресурс]. М. 2005 – 2018. URL: http://window.edu.ru/ (дата обращения: 01.06.2018).

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ

Алкены – непредельные углеводороды, в молекулах которых между атомами углерода имеется одна двойная углерод-углеродная связь. Общая формула алкенов СnH2n, где n≥2.

Простейшим представителем алкенов является этен, или этилен С2Н4.

Структурная формула этилена:

Особенности пространственного и электронного строения алкенов на примере молекулы этилена

Рассмотрим особенности электронного и пространственного строения алкенов на примере молекулы этилена. Все атомы углерода в молекуле этилена находятся в состоянии sp 2 -гибридизации. Три гибридных орбитали участвуют в образовании трех достаточно прочных сигма связей (по две связи у каждого атома углерода с атомами водорода и одна общая между собой). Оставшаяся негибридная р-орбиталь образует менее прочную пи-связь между атомами углерода. Таким образом, в молекуле этилена присутствуют 5 сигма-связей и одна пи-связь, причем двойная связь между атомами углерода образована одной сигма и и одно пи-связями. Наличие пи-связей в молекулах алкенов делает невозможным вращение атомов углерода друг относительно друга (имеются ввиду те атомы, при которых находится двойная связь)

Каждый атом углерода в молекуле этилена имеет треугольное строение.

Номенклатура алкенов

Особенности номенклатуры алкенов заключаются в следующем:

1. Нумерация углеродной цепи начинается с того конца, где ближе расположена двойная связь

2. В конце названия изменяется суффикс -ан соответствующего предельного углеводорода на -ен или -илен, и, если это необходимо, указывается атом углерода, при котором находится двойная связь

1. Нумерация главной цепи начинается слева направо, так как двойная связь ближе к левой части молекулы.

2. Называем радикал, расположенный у второго атома углерода: 2-метил

Читайте также:
6.1. Ароматические углеводороды (бензол и его гомологи): Строение, номенклатура, изомерия

3. В главной цепи находится четыре атома углерода, следовательно, она соответствует предельному углеводороду – бутану.

4. Так как присутствует двойная связь, то суффикс – ан меняется на суффикс -ен и указывается положение двойной связи: бутен-1.

5. Соединяем суффикc с корнем и получаем название 2-матилбутен-1.

Гомология алкенов и изомерия алкенов.

Ближайшие гомологи этилена:

Для алкенов характерны следующие виды изомерии:

1. Изомерия углеродного скелета

2. Изомерия положения кратной связи

3. Пространственная геометрическая изомерия

4. Межклассовая (с циклоалканами)

Рассмотрим каждый вид изомерии на примере вещества состава С4Н8:

При построении структурной формулы данного вещества возможно расположение двойной связи как между первым и вторым атомами углерода, так и между вторым и третьим, тогда возможно получить две структурные формулы

Данный вид изомерии называется изомерией положения кратных связей.

Для данного вещества возможно построить единственный разветвлённый изомер – изомер углеродного скелета – 2-метилпропен:

Межклассовый изомер бутена – циклобутан:

Также для бутена-2 возможно существование геометрических изомеров, это связано с тем, что метильная группа СН3 – может располагаться относительно плоскости двойной связи в двух разных положениях, что приводит к образованию цис- (если эти группы расположены по одну линию связи) и транс-изомеров (если метильные группы расположены по разные линии связи):

Физические свойства алкенов

Этилен – бесцветный газ, почти без запаха, легче воздуха, плохо растворим в воде. Пропен и бутен – также газы. От пентена до октадецена – жидкости. Остальные – твердые вещества. Все агрегатные состояния указаны при нормальных условиях.

Способы получения алкенов

1. Внутримолекулярная дегидратация спиртов:

Данный способ является основным способом получения этилена в лабораторных условиях. Реакция протекает при температуре выше 140 градусов и в присутствии концентрированной серной кислоты, выполняющей роль катализатора. При дегидратации этанола получают этилен, а при дегидратации пропанола – пропилен:

2. Дегидрирование предельных углеводородов.

Данная реакция протекает при нагревании в присутствии катализаторов: никеля, платины, оксида хрома (III). При этом получают соответствующие алкены:

Химические свойства алкенов

Химические свойства алкенов обусловлены наличием в их молекулах двойных углерод-углеродных связей. Дело в том, что пи-связь, как было сказано ранее, является менее устойчивой, чем сигма связь. Поэтому при атаке её каким-либо реагентом она легко разрывается. Это объясняет основные химические свойства алкенов: они способны вступать в реакции присоединения и окисления.

Реакции присоединения

Гидрирование – присоединение водорода

Протекает при нагревании в присутствии катализаторов: платина, никель, оксид хрома (III). Продуктом реакции всегда является алкан.

Галогенирование – присоединение галогенов

Реакция протекает при обычных условиях. Продукт реакции – дигалогеналкан (1,2 – дибромэтан)

Признак реакции – обесцвечивание раствора брома, поэтому данную реакцию используют как качественную на двойную связь.

Гидрогалогенирование – присоединение галогенводородов

Продукт реакции – галогеналкан (хлорэтан)

Гидратация – присоединение воды

Продукт реакции – спирт

Реакция полимеризации

Полимеризация – реакция, при которой одинаковые молекулы соединяются в более крупные молекулы.

Условия реакции – высокая температура и давление

Продукт реакции – полимер (полиэтилен)

Продукты реакции полимеризации используются для производства пластмасс и синтетических волокон

«Мягкое» – реакция Вагнера: взаимодействие с водным раствором перманганата калия

Продукт реакции – многоатомный спирт (этиленгликоль)

Признак реакции – обесцвечивание раствора перманганата калия , поэтому данную реакцию используют как качественную на двойную связь.

Каталитическое – окисление кислородом в присутствии катализаторов

Продукт реакции – оксид алкена (оксид этилена)

Продуктами полного горения алкенов являются углекислый газ и вода

Особенности реакций гидрогалогенирования и гидратации у пропилена и других гомологов этилена

Реакции присоединения галогеналканов и воды у гомологов этилена протекают по правилу Марковникова: водород присоединяется по месту разрыва двойной связи к более гидрированному атому углерода. Например, при присоединении хлороводорода к молекуле пропилена, образуется не 1-хлорпропан, а 2-хлорпропан:

Аналогично протекает реакция гидратации:

Применение этилена и его соединений

Производство пластмасс, взрывчатых веществ, антифриза, растворителей, синтетического каучука, ацетальдегида, для ускорения созревания плодов.

ПРИМЕРЫ И РАЗБОР РЕШЕНИЯ ЗАДАНИЙ ТРЕНИРОВОЧНОГО МОДУЛЯ

  1. Решение задачи на нахождение массы раствора.

Масса 2%-го раствора бромной воды, которая вступает в реакцию с 2,24 л пропилена равна

Шаг первый: Составляем уравнение химической реакции С2Н4 + Br2 = C2H4Br2

Шаг второй: Находим количество вещества пропилена по формуле n=VVm= 2,24 л / 22,4 л/моль = 0,1 моль

Шаг третий: По уравнению реакции количество вещества пропилена равно количеству вещества брома: n(С2Н4)=n(Br2)=0,1 моль

Шаг четвёртый: Находим массу брома по формуле: m=Mn=160 г/моль*0,1 моль= 16 г

Читайте также:
12.2. Амины: Способы получения

Шаг пятый: Находим массу раствора бромной воды по формуле: m (раствора)=m/ω = 16г / 0,02 = 800г

  1. Решение упражнения на химические свойства алкенов

Вставьте в таблицу пропущенные продукты реакции

Варианты ответов: этан, пропан, бутан, 1,2-дибромэтан, 1,2-дибромпропан, 1,3-дибромпропан, этанол, пропанол-1, пропанол-2, хлорэтан, 1-хлорпропан, 2-хлорпропан.

Первый шаг: При гидрировании алкенов водородом образуются предельные углеводороды – алканы с соответствующим числом атомов углерода. Поэтому первая колонка заполняется продуктами реакции – этан и пропан:

Второй шаг: При галогенировании алкенов галогены, в данном случае бром, присоединяются по месту разрыва двойной связи, образуя дигалогенпроизводные, например:

Поэтому второй столбец заполняется следующими веществами: 1,2-дибромэтан, 1,2-дибромпропан.

Третий шаг: При гидратации (присоединении воды) образуются спирты. При реакции пропилена с водой важно помнить о правиле Марковникова, поэтому продуктами реакции будут этанол и пропанол-2:

4. При гидрогалогенировании алкенов продуктом реакции будут галогеналканы. И опять нужно помнить о правиле Марковникова для гидрогалогенирования пропилена:

Поэтому правильный ответ в этом задании: хлорэтан и 2-хлорпропан

Алкены: гомологический ряд, номенклатура и изомерия

Урок 11. Химия 10 класс (ФГОС)

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока “Алкены: гомологический ряд, номенклатура и изомерия”

Алкены – это углеводороды, которые содержат в составе молекул одну двойную С = С-связь.

Алкены называют ещё этиленовыми углеводородами, это исторически сложившееся название, потому что первым представителем алкенов является этилен. Ещё алхимики называли алкены олефинами (от лат. olefiant – «масло», так как при их гидрировании образовывались маслоподобные вещества). Но это название до сих пор широко используется в химической литературе.

Алкены довольно широко распространены в природе. Например, этилен является фитогормоном, который ускоряет созревание плодов. Насекомые выделяют феромоны, которые также являются алкенами. Натуральные экстракты растений содержат алкены в качестве основного компонента. В небольшом количестве этилен содержится в природном газе и в попутных газах.

Рассморим ещё 2 представителя алкенов. Это (R) – лимонен и альфа-пинен. Название (R) – лимонен говорит о том, что это алкен и здесь есть двойная связь. Это вещество пахнет апельсинами и придаёт апельсинам их запах. Другое вещество – альфа-пинен – тоже алкен и является основным компонентом скипидара, который используют как растворитель для масляных красок. Некоторые думают, что у скипидара неприятный запах, но это не так.

Первым представителем алкенов является этен, или этилен. Вторым алкеном является пропен, или пропилен, третьим – бутен, четвёртым – пентен. Эти углеводороды образуют гомологический ряд, в котором каждый последующий член ряда отличается на одну или несколько групп – СН2.

Алкены содержат в своей молекуле меньшее число водородных атомов, чем соответствующие им алканы (с тем же числом углеродных атомов), поэтому такие углеводороды называют непредельными или ненасыщенными. Поэтому, состав этих углеводородов выражается общей формулой CnH2n. Буква n, как и в случае алканов, показывает число атомов углерода, которое входит в состав углеводорода.

Если рассмотреть строение алкенов, то можно увидеть двойную связь между атомами углерода. При образовании этой двойной связи обобществляются две пары электронов от соседних атомов углерода. Одна пара электронов образует σ-связь, другая связь – π-связь – образуется за счёт перекрывания р-облаков по обе стороны от оси, которая соединяет центры атомов.

По своей природе π-связь резко отличается от σ-связи: π-связь менее прочная вследствие перекрывания электронных облаков вне плоскости молекулы. Под действием реагентов π-связь легко разрывается.

Установлено, что молекула этилена имеет плоскостное строение, валентные углы связей равны 120 °. Длина С = С-связи равна 0,134 нм. Такое плоскостное строение двойной связи характерно и для других алкенов. Молекула этилена симметрична; ядра всех атомов расположены в одной плоскости и валентные углы близки к 120°; расстояние между центрами атомов C равно 0,134 нм. У алкенов отсутствует вращение относительно двойной углерод-углеродной связи.

Название алкенов образуется с заменой суффикса -ан в названии соответствующего насыщенного углеводорода на суффикс -ен. Так, название этан заменяется на этен, а пропан – на пропен. Если в составе алкена более трёх атомов углерода, то в названии обязательно указывается положение двойной связи. Например, алкен, содержащий четыре атома углерода называется бутен, но в конце следует указать цифрой положение двойной связи. В первом случае двойная связь отходит от первого атома углерода, поэтому этот алкен называется бутен-1, у второго алкена двойная связь отходит от второго атома углерода, поэтому он называется бутен-2.

Читайте также:
6.2. Ароматические углеводороды (бензол и его гомологи): Способы получения

Нумерацию углеродной цепи у алкенов определяет двойная связь, при этом атом углерода около двойной связи должен получить наименьший номер.

Например, CCl3 – CH2 – CH = CH – CH3 называется 5,5,5-трихлорпентен-2, но не 1,1,1-трихлорпентен-3. Ещё одно правило: главная цепь должна содержать двойную связь, хотя может быть и не самой длинной. Например, данный углеводород называется 2-этилгексен-2, но не 3-метилгептен-3.

Таким образом, при названии алкенов в качестве главной цепи нужно выбрать самую длинную углеродную цепь, которая содержит двойную связь и наибольшее число заместителей. Атомы углерода нумеруют с того конца, где ближе двойная связь. После этого указывают цифрами атомы углерода, от которого отходят заместители. Далее записывают название углеводорода, заменяя суффикс -ан на -ен. В конце названия указывают атом углерода, от которого отходит двойная связь.

Назовём следующий углеводород.

Выбираем самую длинную цепь, которая содержит двойную связь и наибольшее число заместителей. В нашем случае два заместителя: метил и этил. В главной цепи 6 атомов углерода, значит, алкен называется гексен и от третьего атома углерода отходит двойная связь, значит название будет 4-метил-3-этилгексен-3.

Непредельные (алкеновые) радикалы называют тривиальными названиями или по систематической номенклатуре. Так, радикал с двумя атомами углерода и двойной связью между ними называется винил, или этенил, с тремя атомами углерода и двойной связью – аллил.

Для алкенов характерно несколько видов структурной изомерии: изомерия углеродного скелета и изомерия положения двойной связи. Изомерия положения двойной связи начинается с бутена. Так, для бутена характерна изомерия углеродного скелета. Его изомером в данном случае будет 2-метилпропен. Если рассмотреть изомерию положения двойной связи, то для бутена будет характерно два изомера: бутен-1 и бутен-2.

Кроме того, для алкенов характерна ещё и межклассовая изомерия с циклоалканами. Так, межклассовым изомером бутена будет циклобутан, который имеет такую же молекулярную формулу С4Н8.

Для алкенов характерна ещё и пространственная изомерия – стереоизомерия. Пространственные изомеры имеют только те алкены, которые содержат разные атомы или группы атомов у каждого атома углерода при двойной связи.

Сравним два алкена. У первого алкена у одного атома углерода при двойной связи разные атомы: Н и Cl, у второго атома углерода тоже разные. У второго же алкена при двойной связи у первого атома углерода два одинаковых атома, у второго – два разных. Потому первый алкен имеет пространственные изомеры, а второй – нет.

Тоже самое можно проследить у бутена. Так бутен-1 не имеет пространственных изомеров, а бутен-2 имеет пространственные изомеры. Этими пространственными изомерами будут цис-бутен-2 и транс-бутен-2. В цис-изомере одинаковые заместители находятся по одну сторону плоскости двойной связи, а в транс-изомере – по разные стороны. От латинского cis – «на одной строне», trans – «через», «на другой».

Если рассмотреть физические свойства алкенов, то можно заметить, что температура кипения и плавления алкенов увеличивается с увеличением относительной молекулярной массы. Этен, пропен и бутен – газы, алкены, содержащие от С5 – С17 – жидкости, алкены, содержащие 18 и более атомов углерода – твёрдые вещества. Алкены не растворяются в воде, они легче воды, алкены растворимы в органических растворителях (бензин, бензол и другие.)

Так, этилен (этен) – бесцветный газ с очень слабым сладковатым запахом, немного легче воздуха, малорастворим в воде.

Таким образом, общая формула алкенов CnH2n. Алкены содержат одну С = С-связь. Двойная связь образована σ-связью и π-связью. Молекула этилена имеет плоскостное строение. Название алкенов образуется с заменой суффикса -ан на суффикс -ен. Для алкенов характерна структурная и пространственная изомерия.

Химия

Лучшие условия по продуктам Тинькофф по этой ссылке

Дарим 500 ₽ на баланс сим-карты и 1000 ₽ при сохранении номера

. 500 руб. на счет при заказе сим-карты по этой ссылке

Лучшие условия по продуктам
ТИНЬКОФФ по данной ссылке

План урока:

Что такое алкены?

Алкенами называются углеводороды, в которых есть одна двойная связь. На 1 уроке органической химии рассказывалось, что появление в составе молекулы кратных связей влияет на их химические свойства, о чем будет рассмотрено ниже.

Элементарный состав алкенов и их номенклатура

Для всех молекул алкенов ученые представили формулу, которая связывает соотношение водорода и углерода в молекуле. Общая формула алкенов выглядит так: С n H2n.

Читайте также:
3.3. Алкины: Химические свойства

Теперь разберемся, как воспользоваться формулой на некоторых примерах.

Число атомов углерода в молекуле задается произвольно, начиная от 2 (т.к. двойная связь может образовываться только между двумя атомами углерода). Для примера мы примем, что число атомов углерода (т.е. n)равно 2.

Подставим это значение в формулу и запишем:

Мы получили, что алкен, имеющий в своем составе 2 атома углерода, имеет формулу C2H4.

Теперь представим, что в молекуле алкена не 2, а 3 или 5, или даже 10 атомов углерода.

Запишем формулы этих веществ:

Вот мы получили некоторые формулы веществ, теперь нужно разобраться, а как их можно назвать?

Номенклатура алкенов

Вспомним, что номенклатура – это правило, по которому составляются названия органических веществ. Строение углеродного скелета позволяет разделить алкены на 2 типа, в которых он имеет вид:

  • цепочки, т.е. имеет линейное строение (рисунок 1 а);
  • цепочки, у которой есть заместители, т.е. имеет разветвленное строение (рисунок 1 б).

Рисунок 1. Виды алкенов.

Номенклатура линейных алкенов

Если вспомним 2 урок по органической химии, в котором рассказывалось про номенклатуру радикалов и алканов, то вспомним, что есть зависимость между числом углеродных атомов в цепочке молекулы и корнем названия. Точно такая же зависимость характерна для алкенов и других органических соединений, и корень названия алкена указывается в зависимости от числа атомов углерода в его цепочке. Для полного названия необходимо добавить суффикс, который у алкенов –ен, что и указано в таблице ниже.

Стоит знать, что алкены линейного строения образуют гомологический ряд алкенов.

Таблица 1. Название алкенов линейного строения.

Для этена было принято еще одно собственное название – этилен.

Чтобы описание алкена было более точно, то необходимо изобразить его структурную формулу и посмотреть, рядом с каким атомом углерода стоит кратная связь. После этого указать его номер через дефис в конце названия.

Но стоит помнить, что нумерация атомов углерода начинается с того конца, к которому кратная связь ближе.

Например, назовем гексен, в котором кратная связь находится в разных частях углеродного скелета.

Номенклатура алкенов с заместителями

Чтобы назвать алкен с заместителями, следует пользоваться алгоритмом:

  1. Пронумеровать самую длинную углеродную цепь, начиная с того конца, к которому ближе двойная связь.
  2. В приставке названия указать номер атома углерода, у которого стоит заместитель, и назвать его в соответствии с таблицей радикалов.
  3. Если у разных атомов углерода стоит один и тот же заместитель, то сначала перечисляются номера атомов, у которых он стоит, а затем через дефис указать общее количество и название.
  4. В соответствии с длиной цепочки углеродного скелета, выбрать корень названия из таблицы 1.
  5. Добавить суффикс –ен и через дефис указать, у какого атома углерода стоит кратная связь.

Дадим название веществу, которое имеет структурную формулу, представленную ниже.

Название вещества: 5,5-диметил-2-этил-6-бромгептен-2

Строение алкенов

Два атома углерода в молекуле алкена имеют гибридизацию sp 2 . Это значит, что гибридизованы его s и только 2 p орбитали, при этом одна p орбиталь имеет свою прежнюю гантелевидную форму. Между sp 2 -гибридизованными атомами получается двойная связь: одна образуется при перекрывании гибридных орбиталей (рисунок 2 а), а вторая – при перекрывании p-орбиталей (рисунок 2 б).

Рисунок 2. – Образование двойной связи.

Изомерия алкенов

Вспомним, что изомерами называются вещества, у которых одинаковый элементарный состав, но разное структурное строение.

На примере пентена-2 рассмотрим, какие виды изомерии встречаются у алкенов.

  1. Структурная изомерия. Например, пентен-2 и 2-метилбутен-2 имеют одинаковый элементный состав, но разную длину углеродной цепи и количество заместителей.
  2. Положение кратной связи. Например, пентен-2 и пентен-1.
  3. Межклассовая. Циклопентан и пентен-2 относятся к разным классам углеводородов, хоть и имеют одинаковый элементный состав.
  4. Геометрическая. По отношению к кратной связи заместители могут располагаться либо по одну сторону (цис-изомерия), либо по разные (транс-изомерия).

Все виды изомерии алкенов показаны на рисунке 3.

Рисунок 3. – Виды изомерии алкенов на примере пентена-2.

Физические свойства алкенов

Как и алканы, физические свойства алкенов зависят от количества атомов углерода в его цепочке.

Агрегатные состояния алкенов

Алкены, имеющие в своем составе от 2 до 4 атомов углерода – газы, с 5 до 17 – жидкости, а с 18 – твердые вещества, что показано на рисунке 5.

Рисунок 4. – Газообразный, жидкий и твердый алкены.
Источник

Температура кипения и некоторые другие физические свойства алкенов

Помимо количества атомов углерода в молекуле, на физические свойства алкенов влияет и строение его молекул. Например, чем выше разветвленность, тем выше температура плавления и кипения, а также плотность. Например, в таблице 2 2-метилпропен и бутен-1 имеют одинаковый состав, но при этом разные структурные формулы и разные показатели температур кипения и плавления.

Читайте также:
4.2. Алкадиены (диены): Способы получения

Таблица 2. – Температуры кипения и плавления алкенов

Следует отметить, что алкены хорошо растворимы в органических растворителях, однако плохо растворимы в воде.

В обычных условиях алкены с водой не взаимодействуют (для этого необходимо использовать катализаторы и повышенную температуру), поэтому газообразные алкены водой не поглощаются. Например, если этилен попадет в воду, то он пузырьками выйдет из нее.

Жидкие алкены образуют систему с границей раздела фаз, например, как представлено на рисунке 5.

Рисунок 5. – Несмешивающиеся жидкости.

Твердые алкены ведут себя аналогично камню в воде, т.е. не растворяются.

Способы получения алкенов

Алкены добываются из недр земли или с помощью химических реакций. Первый способ не так распространен в промышленности, ввиду хорошей реакционной способности алкенов, из-за чего они довольно быстро превращаются в другие соединения.

Алкены – востребованные в химическом синтезе реагенты, поэтому были найдены способы их синтеза при помощи химических реакций, которые описаны ниже.

Ниже рассмотрим способы получения алкенов с записью уравнения в общем виде (т.е. используя для обозначения некоторой части углеродной цепи некий радикал R-), а так же с конкретной подставкой метил радикала (CН3-).

Помимо этого, в общем виде химических формул будут встречаться заместители-галогены, которые будут обозначены в общем случае как –Hal. При конкретном примере в качестве галогена будет выступать –Cl.

Итак, химические способы получения алкенов:

  1. Дегидрирование алканов.Алканы при высокой температуре на катализаторе из оксида хрома претерпевают необратимые изменения и становятся алкенами.
  1. Термический крекинг алканов.

Крекинг – это химическая реакция, при которой углеводороды с длинной углеродной цепочкой превращаются в соединения с углеродными цепочками меньшей длины. Под термическим крекингом нужно понимать, что такой процесс разложения проводят при повышенной температуре (от 800 до 1000 °С).

  1. Дегалогенирование. Дегалогенирование – один из видов реакций разложения, при протекании которой от молекулы алкилгалогенида отщепляются атомы галогена. Для проведения такой реакции необходимо использовать дигалогеналкан, у которого атомы галогена находятся у соседних атомов углерода. В присутствии цинка в качестве катализатора и при повышенной температуре от дигалогеналкана отрываются атомы галогена, и между соседними атомами углерода образуется двойная связь. В качестве побочного продукта выделяется соль цинка.
  1. Дегидрогалогенирование. Дегидрогалогенирование – реакция разложения, в результате которой отщепляется молекула галогенводорода (вспомним, что галогенводороды – это HCl, HBr, HIи HF). Реагентом в такой реакции является алкилгалогенид, от которого при высокой температуре отщепляется галогенводород, а он сам становится алкеном. Выделяющейся в качестве побочного продукта галогенводород взаимодействует с раствором щелочи, т.е. нейтрализуется.
  1. Дегидратация спиртов в присутствии серной кислоты. Дегидратация – реакция разложения, при которой от органической молекулы отщепляется молекула воды. Чаще всего для такой реакции в качестве реагента используется спирт. Двойная связь образуется, когда от одного атома углерода «отрывается» OH-группа, а от соседнего – атом водорода.Чтобы реакция прошла, необходимо использовать концентрированную серную кислоту в качестве катализатора и нагреть.
  1. Дегидратация спиртов в присутствии оксида алюминия. Оксид алюминия – вещество, которое чувствительно к влаге, и активно взаимодействует даже с небольшим количеством воды, образуя гидроксид алюминия. Эту способность оксида алюминия используют для того, чтобы сместить равновесие реакции в сторону продуктов, путем уменьшения концентрации одного из них (воды).
  1. Гидрирование алкинов. При взаимодействии алкина с водородом в присутствии палладия и солей свинца образуется алкен.

Химические свойства алкенов

Наличие кратной связи в молекуле алкена делает их более реакционноспособными, если сравнивать с алканами. Другими словами, алкенам характерен более широкий набор химических реакций, и помимо реакций горения и разложения, они вступают в реакции присоединения и полимеризации. Реакции присоединения – один из характерных химических свойств алкенов.

Реакции замещения, как правило, для алкенов не характерны, т.к. в основном все реакции идут таким образом, чтобы разрушилась кратная связь.

Уравнения химических свойств алкенов будут представлены ниже

Реакции присоединения алкенов

Именно этот тип реакций наиболее часто встречается в практике синтеза органических соединений из алкенов.

Реакцию присоединения можно представить как взаимодействие алкена с веществом А-Б.

  1. Гидрирование. На платиновом катализаторе, под воздействием высокой температуры, алкен взаимодействует с водородом, в результате чего образуется алкан. Атомы водорода встают по обе стороны кратной связи.
  1. Галогенирование(качественная реакция с бромом). Вспомним, что бром – жидкость коричневого цвета. При пропускании через раствор брома в воде газообразного алкена образуется дигалогеналкан: атомы брома присоединяются к соседним атомам углерода, а жидкость меняет свой цвет. Эта реакция является качественнойдля алкенов (т.е. при анализе веществ с ее помощью можно определить, является ли исследуемое вещество алкеном или нет). Аналогично идет присоединение и других галогенов (хлора и иода).
Читайте также:
10.2. Альдегиды и кетоны: Способы получения

На рисунке 6 наглядно видно, что представляет собой качественная реакция. В 2 пробирки, заполненные одинаковыми реагентами (в данном случае бромом), добавляют алкен(слева) и алкан (справа). После прохождения реакции видно, что в левой пробирке реакция прошла (раствор обесцветился), а в правой нет (бром просто частично растворился в алкане).

Рисунок 6. – Качественная реакция на алкен – взаимодействие с бромной водой.

  1. Гидрогалогенирование. Правило Марковникова. При взаимодействии алкена с галогенводородом, присоединение к кратной связи идет по правилу: водород присоединяется к тому атому углерода, у которого содержится большее число атомов водорода (т.е. к более гидрированному). Соответственно, атом галогена присоединяется к соседнему атому углерода. На примере ниже видно, что у углерода справа 2 атома водорода, а слева – 1. Значит, в соответствии с правилом, водород присоединится к тому атому углерода, у которого водорода 2, т.е. к стоящему справа.

Последний атом водорода можно не указывать при записи структурной формулы, включив его в общее количество водородов при углероде, т.е. записав:

При использовании специальных катализаторов может происходить присоединение и против правила Марковникова (т.е. когда атом водорода присоединится к менее гидрированному атому углерода), но в школьном курсе такие реакции не рассматриваются.

  1. Гидратация. Гидратация – реакция присоединения молекулы воды. При взаимодействии с водой в присутствии кислот, алкен превращается в спирт. Правило Марковникова также характерно для данной реакции: водород присоединяется к более гидрированному атому углерода.

Реакции окисления

Под воздействием различных окислителей алкены превращаются в определенные соединения, которые широко используются в дальнейшем органическом синтезе.

В качестве окислителей используются перманганат или дихромат калия. В общем случае, над стрелкой реакции окислитель обозначается как [O].

  1. Окисление в присутствии перманганата калия (качественная реакция). Водный раствор перманганата калия имеет розовый цвет, но при пропускании через него газообразного алкена, он обесцвечивается. В результате реакции на месте кратной связи образуются гидроксильные группы и такие соединения называются гликолями.
  1. Окисление алкенов до альдегидов. При взаимодействии с окислителем в кислой среде алкен превращается в альдегид, в качестве побочных продуктов выделяются углекислый газ и вода.

Реакции полимеризации и горения алкенов

Полимеризация – реакция, в результате которой из многих одинаковых молекул с низкой молекулярной массой образуются молекулы с большой молекулярной массой. Продукты реакций полимеризации называют полимерами. Они состоят из цепочки повторяющихся между собой «звеньев». Звенья имеют вид соединения, из которого был получен полимер.

Например, если полимеризовался этилен, то в результате реакции полимеризации образуется полиэтилен.

Как и многие органические соединения, при реакции горения алкенов образуются углекислый газ и вода.Общая формула горения алкенов выглядит так:

Например, при сгорании этилена, реакция горения будет выглядеть следующим образом:

Применение алкенов

Алкены используют в химической промышленности в качестве реагента для получения пластмасс, спиртов, альдегидов и др. соединений, про которые будет рассказано на последующих уроках.

Также алкены используют в сельском хозяйстве в качестве веществ, которые помогают овощам быстрее созреть.

Некоторые алкены используют при сварке металлических изделий, что изображено на рисунке 7.

Рисунок 7. – Газовая сварка с использованием этилена.

§ 11. Алкены

К непредельным относят углеводороды, содержащие в молекулах кратные связи между атомами углерода. Непредельными являются алкены, алкины, алкадиены (полиены). Непредельным характером обладают также циклические углеводороды, содержащие двойную связь в цикле (циклоалкены). Свойство «непредельности» связано со способностью этих веществ вступать в реакции присоединения, прежде всего водорода, с образованием предельных, или насыщенных, углеводородов — алканов.

Строение алкенов

По названию первого представителя гомологического ряда — этилена — алкены называют этиленовыми углеводородами. Исторически первое название — олефины (рождающие масло), алкены получили ещё

во времена алхимии. Это название отражало способность этилена вступать в реакции присо единения с образованием органических веществ маслянистой консистенции.

Орбитали атомов углерода, между которыми имеется двойная связь (рис. 14), как вы знаете, находятся в состоянии sр 2 -гибридизации. Это означает, что в гибридизации участвуют одна s – и две р -орбитали, а одна р -орбиталь остаётся негибридизованной. Перекрывание гибридных орбиталей приводит к образованию σ -связи, а за счёт негибридизованных р -орбиталей соседних атомов углерода образуется вторая, π -связь. Таким образом, двойная связь состоит из одной σ – и одной π -связи.

Читайте также:
Разбор демо-варианта ЕГЭ-2018 по химии, вопросы 1-6

Оси гибридных орбиталей атомов, образующих двойную связь, находятся в одной плоскости, а орбитали, образующие π -связь, располагаются перпендикулярно плоскости молекулы (см. рис. 5).

Двойная связь (0,132 нм) короче одинарной, а её энергия больше, т. е. она является более прочной. Тем не менее наличие подвижной, легко поляризуемой π -связи приводит к тому, что алкены химически более активны, чем алканы, и способны вступать в реакции присоединения.

Гомологический ряд этена

Неразветвлённые алкены составляют гомологический ряд этена (этилена): С2Н4 — этен, С3Н6 — пропей, С4Н8 — бутен, С5Н10 — пентен, С6Н12 — гексен и т. д.

Изомерия и номенклатура алкенов

Для алкенов, так же как и для алканов, характерна структурная изомерия. Структурные изомеры, как вы помните, отличаются друг от друга строением углеродного скелета. Простейший алкен, для которого характерны структурные изомеры, — это бутен.

Особым видом структурной изомерии является изомерия положения двойной связи.

Вокруг одинарной углерод-углеродной связи возможно практически свободное вращение атомов углерода, поэтому молекулы алканов могут приобретать самую разнообразную форму. Вращение вокруг двойной связи невозможно, что приводит к появлению у алкенов ещё одного вида изомерии — геометрической, или цис-, транс-изомерии.

Цис-изомеры отличаются от транс-изомеров пространственным расположением фрагментов молекулы (в данном случае метильных групп) относительно плоскости π -связи, а следовательно, и свойствами.

Алкены изомерны циклоалканам (межклассовая изомерия), например:

Номенклатура алкенов, разработанная ИЮПАК, схожа с номенклатурой алканов.

Образование названия углеводорода начинается с определения главной цепи — самой длинной цепочки атомов углерода в молекуле. В случае алкенов главная цепь должна содержать двойную связь.

Нумерация атомов главной цепи начинается с того конца, к которому ближе находится двойная связь. Например, правильное название соединения

5-метилгексен-2, а не 2-метилгексен-4, как можно было бы предположить.

Если по расположению двойной связи нельзя определить начало нумерации атомов в цепи, то его определяет положение заместителей так же, как для предельных углеводородов.

Формирование названия у алкенов происходит так же, как и названия алканов. В конце названия указывают номер атома углерода, у которого начинается двойная связь, и суффикс, обозначающий принадлежность соединения к классу алкенов, -ен .

Получение алкенов

Крекинг нефтепродуктов. В процессе термического крекинга предельных углеводородов наряду с образованием алканов происходит образование алкенов (см. § 10 «Алканы»), например:

Дегидрирование предельных углеводородов. При пропускании алканов над катализатором (Pt, Ni, Cr2O3) при высокой температуре (400—600 °С) происходит отщепление молекулы водорода и образование алкена.

Дегидратация спиртов (отщепление воды). Воздействие водоотнимающих средств (H2SO4, Аl2O3) на одноатомные спирты при высокой температуре приводит к отщеплению молекулы воды и образованию двойной связи:

Эту реакцию называют внутримолекулярной дегидратацией (в отличие от межмолекулярной дегидратации, которая приводит к образованию простых эфиров и будет рассмотрена в § 17 «Спирты»).

Дегидрогалогенирование (отщепление галогеноводорода). При взаимодействии галогеналкана с щёлочью в спиртовом растворе образуется двойная связь в результате отщепления молекулы галогеноводорода:

Обратите внимание, что в результате этой реакции образуется преимущественно бутен-2, а не бутен-1, что соответствует правилу Зайцева:

Дегалогенирование. При действии цинка или магния на дибромпроизводное алкана происходит отщепление атомов галогенов, находящихся при соседних атомах углерода, и образование двойной связи:

Физические свойства алкенов

Первые три представителя гомологического ряда алкенов — газы, вещества состава С5Н10—С16Н32 — жидкости, высшие алкены — твёрдые вещества.

Температуры кипения и плавления закономерно повышаются при увеличении молекулярной массы соединений.

Химические свойства алкенов

Реакции присоединения

Напомним, что отличительной чертой представителей непредельных углеводородов — алкенов является способность вступать в реакции присоединения. Большинство этих реакций протекает по механизму электрофильного присоединения.

Гидрирование алкенов. Алкены способны присоединять водород в присутствии катализаторов гидрирования — металлов — платины, палладия, никеля:

Эта реакция протекает и при атмосферном, и при повышенном давлении и не требует высокой температуры, так как является экзотермической. При повышении температуры на техжекатализаторах может пойти обратная реакция — дегидрирование.

Читайте также:
Разбор демо-варианта ЕГЭ-2018 по химии, вопросы 1-6

Алкены

Алкены – это нециклические, непредельные УВ, в молекулах которых два атома углерода находятся в состоянии sp 2 -гибридизации и связаны друг с другом двойной связью. Общая формула: CnH2, n≥2

Одновалентный радикал этилена СН2=СН – называется винилом.

Изомерия и номенклатура

Для алкенов возможны 3 типа изомерии: изомерия углеродной цепи, изомерия положения двойной связи, цис-транс-изомерия.

Первые 2 члена гомологического ряда – этен и пропен – изомеров, относящихся к классу алкенов, не имеют.

Алкены изомерны другому классу соединений – циклоалканам. Они имеют одинаковую общую формулу CnH2n.

Физические свойства

Плохо растворимы в воде.

Химические свойства

Алкены обладают большей реакционной способностью, чем алканы. Это обусловлено наличием в их молекулах двойной связи. π-связь менее прочная, чем σ-связь. Она легко разрушается под воздействием различных реагентов. Освободившиеся в результате разрыва π-связи валентности углеродных атомов используются для присоединения атомов или групп атомов молекулы реагента. Для алкенов характерны реакции присоединения.

I. Реакции присоединения

1. Присоединение водорода (+Н2) – гидрирование, образуются алканы:

2. Присоединение галогенов (+F2, Cl2, Br2, I2) – галогенирование, образуются дигалогеналканы:

Бромная вода (раствор Br2 в воде) имеет желтый цвет. При взаимодействии с алкенами бромная вода обесцвечивается, поэтому реакция с бромной водой используется для идентификации алкенов.

Как уже указывалось при изучении неорганической химии, реакции, которые используются для идентификации различных веществ, называются качественными реакциями.

Реакция с бромной водой является качественной реакцией на все непредельные углеводороды, в том числе на алкены.

3. Присоединение галогеноводородов (+HHal) — гидрогалогенирование, образуются моногалогеналканы:

Присоединение галогеноводородов к несимметричным алкенам происходит по правилу В. В. Марковникова.

Правило Марковникова. При присоединении веществ типа НХ (Х = Hal, ОН и т. д.) к несимметричным алкенам атом водорода присоединяется к атому углерода у кратной связи, связанному с большим числом атомов водорода. Например:

Механизм присоединения по правилу Марковникова

Ориентация присоединения объясняется поляризацией молекулы несимметричного алкена в результате действия индуктивного эффекта.

Алкильные группы как электронодонорные заместители определяют место присоединения протона.

Метильная группа отталкивает электроны связи СН3—С, что приводит к поляризации π-связи. Электроны π-связи являются очень подвижными, т. е. легко смещаются к атому C(l). Это смещение показывают изогнутой стрелкой. В результате на атоме C(l) возникает частичный отрицательный заряд δ — , а на атоме С(2) — частичный положительный заряд δ + . При присоединении галогеноводорода протон Н + присоединяется к атому СО), несущему частичный отрицательный заряд:

При наличии в молекулах непредельных углеводородов заместителей, проявляющих значительный электроноакцепторный эффект, реакция идет против правила Марковникова:

4. Присоединение воды (+Н2О) — гидратация, образуются предельные одноатомные спирты (алканолы CnH2n+lOH). Присоединение воды происходит по правилу Марковникова:

II. Реакции окисления
  1. Горение:

б) неполное (недостаток О2)

  1. Взаимодействие с О2 в присутствии катализаторов (образуются эпоксиды):
  2. Неполное окисление под действием окислителей типа KMnO4, K2Cr2O7.

При действии разбавленного водного раствора KMnO4 в щелочной среде происходит гидроксилирование алкенов (введение гидроксогруппы) с образованием диолов (реакция Е.Е. Вагнера). Раствор KMnO4 при этом обесцвечивается:

Аналогично происходит реакция алкена с разбавленным раствором KMnO4 в кислой среде. Реакция с KMnO4 является качественной реакцией на непредельные УВ, в том числе на алкены.

III. Реакции полимеризации

Процесс полимеризации алкенов открыт А.М.Бутлеровым.

Полимеризацией называется процесс соединения одинаковых молекул (мономеров), протекающий за счет разрыва кратных связей, с образованием высокомолекулярного соединения (полимера).

Получение

В промышленности:

2) дегидрирование алканов

3) гидрирование алкинов

В лаборатории:

При дегидратации спиртов атом водорода отщепляется от атома углерода, связанного с наименьшим числом атомов водорода (правило А.М. Зайцева):

2) Дегидрогалогенирование моногалогеналканов (- HHal) действием твердой щелочи или ее спиртового раствора.

Происходит по правилу А.М. Зайцева:

3) Дегалогенирование (- 2Hal) дигалогеналканов с атомами галогена у соседних атомов «С» действием Zn или Mg:

Применение этилена

Скачать:

Скачать бесплатно реферат на тему: «Этилен и его производные в промышленном органическом синтезе» Этилен-и-его-производные-в-промышленном-органическом-синтезе.doc (194 Загрузки)

Скачать рефераты по другим темам можно здесь

Похожее

Добавить комментарий Отменить ответ

Репетитор по химии. Занятия проходят онлайн по Скайпу. По всем вопросам пишите в Ватсапп: +7 928 285 70 42

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: