تفاعلات الألكينات وأسمائها. الخواص الكيميائية للألكينات

الألكينات هي فئة من المواد أكثر نشاطا من الألكانات. يتم تحديد الخواص الكيميائية للألكينات من خلال بنية جزيئاتها.

بناء

تختلف الهيدروكربونات غير المشبعة - الألكينات أو الأوليفينات - عن الفئات الأخرى من المواد العضوية بوجود رابطة مزدوجة أو π بين ذرات الكربون. يمكن أن توجد الرابطة المزدوجة في أي مكان في الجزيء.

يتم تشكيل رابطة باي من خلال تداخل المدارات p. نظرًا لحقيقة أن المدار p له امتدادات في كلا الاتجاهين من المحور ويشبه الدمبل، فإن الرابطة Pi تحدث في مكانين. على عكس الرابطة σ، التي تحدث عندما تتداخل مدارات s على شكل كرة، فإن الرابطة π أقل قوة ويمكن تدميرها بسهولة بواسطة مركبات أخرى. هذا يحدد نشاط الألكينات.

أرز. 1. رابطة π ورابطة σ.

تعمل الرابطة المزدوجة كمانح للإلكترون في التفاعلات الإضافية. ولذلك، تتميز الألكينات بتفاعلات الإضافة الكهربية.

الخصائص الفيزيائية

الخصائص الفيزيائية العامة للألكينات:

• تزداد درجات الانصهار والغليان مع الزيادة الوزن الجزيئي الغراميفي السلسلة المتماثلة؛
• لا تذوب في الماء.
• تلتصق بسطح الماء لأن كثافتها أقل بعدة مرات من كثافة الماء؛
• تذوب في المذيبات العضوية - الكحول والإيثرات.

تختلف حالة تجميع المواد اعتمادًا على عدد ذرات الكربون في السلسلة المتماثلة. الألكينات التي تحتوي على 2-4 ذرات كربون هي غازات. من الببتين (C5H10) إلى السباعيدين (C17H34)، توجد المواد في الحالة السائلة. الألكينات التي تحتوي على أكثر من 17 ذرة كربون هي مواد صلبة.

أرز. 2. سلسلة متجانسة من الألكينات.

الخواص الكيميائية

يوضح الجدول ميزات وأمثلة على الخواص الكيميائية للألكينات.

رد فعل	وصف	معادلات رد الفعل
الهدرجة - إضافة الهيدروجين	يحدث عند ضغط دم مرتفعفي وجود محفز - النيكل أو البلاديوم أو البلاتين. تتشكل الألكانات - الهيدروكربونات المشبعة	CH 2 = CH-CH 3 + H 2 → CH 3 -CH 2 -CH 3
الهلجنة - إضافة الهالوجينات	يحدث في ظل الظروف العادية. تضاف الهالوجينات عبر رابطة مزدوجة. تتشكل ثنائيات الألكانات	CH 2 = CH 2 + Cl 2 → Cl-CH 2 -CH 2 -Cl (1,2-ثنائي كلورو الإيثان)؛ CH 3 -CH=CH-CH 3 + Br 2 → CH 3 -CH-Br-CH-Br-CH 3 (2،3-ثنائي بروموبيوتان)
الهلجنة الهيدروجينية - إضافة هاليدات الهيدروجين	تفاعل الإضافة الكهربي. المحب للكهرباء هو بروتون هيدروجين في الهالوجين. تتشكل الهالوكانات	CH 2 = CH 2 + حمض الهيدروكلوريك → CH 3 -CH 2 -Cl (كلوروإيثان)
الترطيب - إضافة الماء	رد الفعل يحدث في الوجود الأحماض غير العضوية- الكبريتيك والفوسفوريك. أنها بمثابة محفز وهي مصادر للهيدروجين. تتشكل كحولات أحادية الهيدريك	CH 2 = CH 2 + H 2 O → CH 3 -CH 2 OH
البلمرة - زيادة عدد الذرات	يحدث في وجود محفز عند ضغط ودرجة حرارة مرتفعين. يتم إنتاج البولي إيثيلين والبولي فينيل كلورايد والبولي بروبيلين بهذه الطريقة	nCH 2 = CH 2 → (-CH 2 -CH 2 -)ن
	يحدث عندما يكون هناك فائض من الأكسجين	CH 2 = CH 2 + 3O 2 → 2CO 2 + H 2 O
الأكسدة غير الكاملة	يحدث في وجود محفز. يتم تمرير الألكين الممزوج بالأكسجين فوق الفضة الساخنة. يتكون الإيبوكسيد - أكسيد الألكين	2CH 2 = CH 2 + O 2 → 2CH 2 -O-CH 2
رد فعل فاغنر	الأكسدة مع برمنجنات البوتاسيوم في بيئة قلوية أو محايدة. تتشكل الكحوليات	3CH 2 = CH 2 + 2KMnO 4 + 4H 2 O → 3CH 2 OH-CH 2 OH + 2KOH + 2MnO 2
الأكسدة بغلي برمنجنات البوتاسيوم في وسط حمضي	تتشكل الأحماض الكربوكسيلية	CH 3 -CH=CH-CH 3 + 4[O] → 2CH 3 COOH

عند تسخينها في وجود محفز، تخضع الألكينات لتفاعل الأيزومرة. يتغير موضع الرابطة المزدوجة أو بنية الهيكل العظمي الكربوني. على سبيل المثال، البيوتين-1 (موضع الرابطة المزدوجة بين الذرات الأولى والثانية) يصبح بيوتين-2 (يتم "إزاحة" الرابطة المزدوجة إلى الذرة الثانية).

أرز. 3. إيزومرة الألكينات.

ماذا تعلمنا؟

تعلمنا من درس الكيمياء للصف العاشر عن الخواص الكيميائية للألكينات. الرابطة المزدوجة تجعل هذه المواد أكثر نشاطا من الألكانات. تتفاعل الألكينات مع الهالوجينات والأكسجين والماء والهيدروجين وهاليدات الهيدروجين. تحدث معظم التفاعلات في وجود محفز عند درجة حرارة عالية أو عند درجة حرارة عالية ضغط دم مرتفع. الألكينات تصنع البوليمرات. تتشكل الأيزومرات أيضًا تحت تأثير المحفزات.

اختبار حول الموضوع

تقييم التقرير

متوسط ​​تقييم: 4.6. إجمالي التقييمات المستلمة: 64.

الممثل الأول لسلسلة الألكينات هو الإيثين (الإيثيلين)، ولإنشاء صيغة الممثل التالي للسلسلة، تحتاج إلى إضافة مجموعة CH 2 إلى الصيغة الأصلية؛ ومن خلال تكرار هذا الإجراء عدة مرات، يمكن بناء سلسلة متجانسة من الألكينات.

CH 2 +CH 2 +CH 2 +CH 2 +CH 2 +CH 2 +CH 2 +CH 2

ج 2 ح 4 ® ج 3 ح 6 ® ج 4 ح 8 ® ج 5 ح 10 ® ج 6 ح 12 ® ج 7 ح 14 ® ج 8 ح 16 ® ج 9 ح 18 ® ج 10 ح 20

لبناء اسم الألكين، من الضروري تغيير اللاحقة في اسم الألكان المقابل (بنفس عدد ذرات الكربون الموجودة في الألكين) أونعلى - أون(أو - إيلين)، على سبيل المثال، الألكان الذي يحتوي على أربع ذرات كربون في السلسلة يسمى البيوتان، والألكين المقابل هو البيوتين (البوتيلين). الاستثناء هو ديكان؛ الألكين المقابل لن يسمى ديسين، ولكن ديسين (ديسيليني). الألكين الذي يحتوي على خمس ذرات كربون في السلسلة، بالإضافة إلى اسم البنتين، يسمى أميلين. يوضح الجدول أدناه صيغ وأسماء الممثلين العشرة الأوائل لسلسلة الألكينات.

أما بداية من الثالث وهو البيوتين وهو ممثل لعدد من الألكينات، بالإضافة إلى الاسم اللفظي “البيوتين”، بعد كتابته يجب أن يكون هناك رقم 1 أو 2، وهو ما يوضح موقع الرابطة المزدوجة في الكربون. سلسلة.

CH 2 = CH – CH 2 – CH 3 CH 3 – CH = CH – CH 3

بيوتين 1 بيوتين 2

بالإضافة إلى التسميات المنهجية، غالبا ما تستخدم الأسماء العقلانية للألكينات، وتعتبر الألكينات مشتقات من الإيثيلين، في الجزيء الذي يتم فيه استبدال ذرات الهيدروجين بالجذور، ويتم أخذ اسم "الإيثيلين" كأساس.

على سبيل المثال، CH 3 – CH = CH – C 2 H 5 – ميثيل إيثيلين متماثل.

(CH 3) – CH = CH – C 2 H 5 – إيثيل إيزوبروبيل إيثيلين متماثل.

(CH 3) C - CH = CH - CH (CH 3) 2 - إيزوبروبيل إيزوبوتيل إيثيلين متماثل.

تتم تسمية الجذور الهيدروكربونية غير المشبعة وفقًا للتسميات المنهجية عن طريق إضافة اللاحقة - إنيل: إيثينيل

CH 2 = CH -، بروبينيل -2 CH 2 = CH – CH 2 -. ولكن في كثير من الأحيان يتم استخدام الأسماء التجريبية لهؤلاء المتطرفين - وفقًا لذلك الفينيلو com.alyl.

ايزومرية الألكينات.

تتميز الألكينات بكمية كبيرة أنواع مختلفةالأيزومرية.

أ) الايزومرية للهيكل العظمي الكربوني.

CH 2 = C – CH 2 – CH 2 – CH 3 CH 2 = CH – CH – CH 2 – CH 3

2-ميثيل بنتين-1. 3-ميثيل بنتين-1

CH 2 = CH – CH 2 – CH – CH 3

4-ميثيل بنتين-1

ب) الايزومرية لموضع الرابطة المزدوجة.

CH 2 = CH – CH 2 – CH 3 CH 3 – CH = CH – CH 3

بيوتين-1 بيوتين-2

ب) المكانية (الإيزومرية الفراغية).

تسمى الأيزومرات التي توجد فيها بدائل متطابقة على نفس الجانب من الرابطة المزدوجة رابطة الدول المستقلة- الأيزومرات، ولكن بطرق مختلفة - عبر-نظائر:

ح 3 ج تش 3 ح 3 ج ح

رابطة الدول المستقلة-بوتين نشوة-بيوتين

رابطة الدول المستقلة- و نشوة- تختلف الأيزومرات ليس فقط في تركيبها المكاني، ولكن أيضًا في العديد من الخصائص الفيزيائية والكيميائية (وحتى الفسيولوجية). عبر -الأيزومرات أكثر استقرارًا مقارنة بـ ايزومرات رابطة الدول المستقلة. ويفسر ذلك المسافة الأكبر في الفضاء بين المجموعات عند الذرات المرتبطة برابطة مزدوجة، في هذه الحالة نشوة- نظائر.

ز) ايزومرية المواد فصول مختلفةمركبات العضوية.

أيزومرات الألكينات هي سيكلوبارافينات لها صيغة عامة مماثلة - C نح 2 ن.

CH 3 – CH = CH – CH 3

البيوتين -2

سيكلوبوتان

4. موقع الألكينات في الطبيعة وطرق تحضيرها.

تمامًا مثل الألكانات، توجد الألكينات في الطبيعة في النفط، والنفط والغازات الطبيعية المصاحبة، والفحم البني والفحم الحجري، والصخر الزيتي.

أ) تحضير الألكينات عن طريق نزع الهيدروجين الحفزي للألكانات.

CH 3 – CH – CH 3 ® CH 2 = C – CH 3 + H 2

سي 3 قطة. (K2O-Cr2O3 -Al2O3) CH3

ب) تجفيف الكحوليات تحت تأثير حامض الكبريتيك أو بمشاركة Al 2 O 3(الجفاف الطور).

الإيثانول H2SO4 (محدد) الايثين

C 2 H 5 OH ® CH 2 = CH 2 + H 2 O

الإيثانول Al2O3 الايثين

يتم تجفيف الكحوليات وفقًا لقاعدة A.M. زايتسيف، والذي بموجبه يتم فصل الهيدروجين من ذرة الكربون الأقل هدرجة، أي الثانوية أو الثالثة.

ح 3 ج – CH – C ® H 3 ج – CH = C – CH 3

3-ميثيل بيوتانول-2. 2-ميثيل بيوتين

في) تفاعل الهالوكيلات مع القلويات(نزع الهيدروجين).

H 3 C – C – CH 2 Cl + KOH ® H 3 C – C = CH 2 + H 2 O + KCl

1- كلورو 2- ميثيل بروبان(محلول كحولي) 2- ميثيل بروبين -1

د) تأثير المغنسيوم أو الزنك على مشتقات الألكيل ثنائية الهالوجين مع ذرات الهالوجين عند ذرات الكربون المجاورة (نزع الهلجنة).

الكحول. ر

CH 3 -CHCl-CH 2 Cl + Zn ® CH 3 -CH = CH 2 + ZnCl 2

1.2-ثنائي كلوروبروبان بروبين-1

د) الهدرجة الانتقائية للألكينات على محفز.

СH ° CH + H 2 ® CH 2 = CH 2

إيثين إيثين

5. الخصائص الفيزيائيةالألكينات

الممثلون الثلاثة الأوائل لسلسلة الإيثيلين المتماثلة هم الغازات.

ابتداء من C5H10 إلى C17H34 - السوائل ابتداء من C18H36 ثم المواد الصلبة. ومع زيادة الوزن الجزيئي، تزداد نقاط الانصهار والغليان. تغلي الألكينات التي تحتوي على سلسلة كربون عادية عند درجة حرارة أعلى من أيزومراتها التي لها بنية متساوية. درجة حرارة الغليان رابطة الدول المستقلة- الايزومرات أعلى من نشوة- الأيزومرات، ونقطة الانصهار هي عكس ذلك. الألكينات قطبية قليلا، ولكن من السهل استقطابها. الألكينات ضعيفة الذوبان في الماء (ومع ذلك فهي أفضل من الألكانات المقابلة لها). أنها تذوب جيدا في المذيبات العضوية. يحترق الإيثيلين والبروبيلين بلهب مغلي.

يوضح الجدول أدناه الخصائص الفيزيائية الأساسية لبعض ممثلي عدد من الألكينات.

ألكين	معادلة	ر ر. ­أوك	تي كيب. ­أوك	د 4 20
الإيثين (الإيثيلين)	C2H4	-169,1	-103,7	0,5700
البروبين (البروبيلين)	C3H6	-187,6	-47,7	0.6100 (في ر (كيب))
البيوتين (بوتيلين-1)	C4H8	-185,3	-6,3	0,5951
رابطة الدول المستقلة– البيوتين-2	C4H8	-138,9	3,7	0,6213
نشوة– البيوتين-2	C4H8	-105,5	0,9	0,6042
إيزوبوتيلين (2-ميثيل بروبين)	C4H8	-140,4	-7,0	0,6260
بنتن-1 (الأميلين)	C5H10	-165,2	+30,1	0,6400
الهكسين-1 (الهكسيلين)	C6H12	-139,8	63,5	0,6730
هيبتين -1 (هيبتيلين)	ج7 ح14	-119	93,6	0,6970
أوكتين-1 (أوكتيلين)	ج8ح16	-101,7	121,3	0,7140
نونين-1 (نونيلين)	ج9ح18	-81,4	146,8	0,7290
ديسين -1 (ديسيلين)	ج10 ح20	-66,3	170,6	0,7410

6. الخواص الكيميائية للألكينات.

أ) إضافة الهيدروجين(الهدرجة).

CH 2 = CH 2 + H 2 ® CH 3 - CH 3

الإيثين الإيثان

ب) التفاعل مع الهالوجينات(الهلجنة).

إن إضافة الكلور والبروم إلى الألكينات أسهل، لكن اليود أكثر صعوبة.

CH 3 – CH = CH 2 + Cl 2 ® CH 3 – CHCl – CH 2 Cl

البروبيلين 1،2-ثنائي كلوروبروبان

في) إضافة هاليدات الهيدروجين (الهلجنة الهيدروجينية)

تتم إضافة هاليدات الهيدروجين إلى الألكينات في الظروف العادية وفقًا لقاعدة ماركوفنيكوف: أثناء الإضافة الأيونية لهاليدات الهيدروجين إلى الألكينات غير المتماثلة (في الظروف العادية)، يضاف الهيدروجين عند الرابطة المزدوجة إلى ذرة الكربون الأكثر هدرجة (المرتبطة بأكبر عدد من ذرات الهيدروجين)، ويضاف الهالوجين إلى ذرة الكربون الأقل هدرجة .

CH 2 = CH 2 + HBr ® CH 3 – CH 2 Br

بروموإيثان الإيثين

ز) إضافة الماء إلى الألكينات(الترطيب).

تتم إضافة الماء إلى الألكينات أيضًا وفقًا لقاعدة ماركوفنيكوف.

CH 3 – CH = CH 2 + H – OH ® CH 3 – CHOH – CH 3

بروبن-1 بروبانول-2

ه) ألكلة الألكانات مع الألكينات.

الألكلة هي تفاعل يمكن من خلاله إدخال جذور هيدروكربونية مختلفة (ألكيل) في جزيئات المركبات العضوية. يتم استخدام الهالو ألكيلات والهيدروكربونات غير المشبعة والكحوليات وغيرها كعوامل مؤلكلة. المواد العضوية. على سبيل المثال، في وجود حمض الكبريتيك المركز، يحدث تفاعل ألكلة الأيزوبيوتان مع الأيزوبيوتيلين بشكل فعال:

3CH 2 = CH 2 + 2KMnO 4 + 4H 2 O ® 3CH 2 OH – CH 2 OH + 2MnO 2 + 2KOH

إيثين إيثيلين جلايكول

(إيثانيديول-1،2)

يمكن أن يؤدي انقسام جزيء الألكين في موقع الرابطة المزدوجة إلى تكوين الرابطة المقابلة حمض الكربوكسيلإذا تم استخدام عامل مؤكسد نشط (حمض النيتريك المركز أو خليط الكروم).

HNO3(conc.)

CH 3 – CH = CH – CH 3 ® 2CH 3 COOH

حمض البيوتين -2 إيثانويك ( حمض الاسيتيك)

تؤدي أكسدة الإيثيلين بواسطة الأكسجين الجوي في وجود الفضة المعدنية إلى تكوين أكسيد الإيثيلين.

2CH 2 = CH 2 + O 2 ® 2CH 2 - CH 2

و) تفاعل بلمرة الألكين.

ن CH 2 = CH 2 ® [–CH 2 – CH 2 –] ن

الإيثيلينقطة. بولي ايثيلين

7.تطبيق الألكينات.

أ) قطع ولحام المعادن.

ب) إنتاج الأصباغ والمذيبات والورنيشات والمواد العضوية الجديدة.

ب) إنتاج البلاستيك والمواد الاصطناعية الأخرى.

د) تخليق الكحوليات والبوليمرات والمطاط

د) تركيب الأدوية.

رابعا. الهيدروكربونات ديين(القلدينات أو الديوليفينات) هي مركبات عضوية معقدة غير مشبعة صيغتها العامة C نح 2 ن -2تحتوي على رابطتين مزدوجتين بين ذرات الكربون في السلسلة وقادرة على ربط جزيئات الهيدروجين والهالوجينات ومركبات أخرى بسبب عدم تشبع ذرة الكربون.

الممثل الأول لسلسلة ديين الهيدروكربونية هو البروبادين (ألين). بنية هيدروكربونات الديين تشبه بنية الألكينات، والفرق الوحيد هو أن جزيئات هيدروكربونات ديين لها رابطتان مزدوجتان، وليس واحدة.

تعريف

الألكيناتتسمى الهيدروكربونات غير المشبعة التي تحتوي جزيئاتها على رابطة مزدوجة واحدة. يظهر الشكل هيكل جزيء الألكين باستخدام الإيثيلين كمثال. 1.

أرز. 1. هيكل جزيء الإيثيلين.

من حيث الخصائص الفيزيائية، تختلف الألكينات قليلاً عن الألكانات التي لها نفس عدد ذرات الكربون في الجزيء. المتماثلات السفلى C 2 - C 4 في الظروف العادية- غازات؛ ج 5 - ج 17 - السوائل؛ المتجانسات الأعلى هي مواد صلبة. الألكينات غير قابلة للذوبان في الماء. قابل للذوبان بدرجة عالية في المذيبات العضوية.

تحضير الألكينات

في الصناعة، يتم الحصول على الألكينات أثناء تكرير النفط: تكسير الألكانات ونزع الهيدروجين منها. الطرق المخبريةقمنا بتقسيم إنتاج الألكينات إلى مجموعتين:

• ردود الفعل الإزالة

- جفاف الكحوليات

CH 3 -CH 2 -OH → CH 2 = CH 2 + H 2 O (H 2 SO 4 (conc)، t 0 = 170).

- إزالة الهلجنة من الألكانات الأحادية الهالوجين

CH 3 -CH(Br)-CH 2 -CH 3 + كحول هيدروكسيد الصوديوم → CH 3 -CH=CH-CH 3 + NaBr + H 2 O (t 0).

- إزالة الهالوجين من ثنائي الهالوكانات

CH 3 -CH(Cl)-CH(Cl)-CH 2 -CH 3 + Zn(Mg) → CH 3 -CH=CH-CH 2 -CH 3 + ZnCl 2 (MgCl 2).

• هدرجة غير كاملة للألكينات

CH≡CH + H 2 →CH 2 = CH 2 (Pd, t 0).

الخواص الكيميائية للألكينات

الألكينات هي مركبات عضوية شديدة التفاعل. وهذا ما يفسره هيكلها. كيمياء الألكينات هي كيمياء الروابط المزدوجة. التفاعلات النموذجية للألكينات هي تفاعلات الإضافة الكهربية.

التحولات الكيميائية للألكينات تستمر بالانقسام:

1) π - اتصالات SS(الإضافة والبلمرة والأكسدة)

- الهدرجة

CH 3 -CH=CH 2 + H 2 → CH 3 -CH 2 -CH 2 (كات = حزب العمال).

- الهلجنة

CH 3 -CH 2 -CH=CH 2 + Br 2 → CH 3 -CH 2 -CH(Br)-CH 2 Br.

— الهلجنة الهيدروجينية (تتم وفقًا لقاعدة ماركوفنيكوف: ترتبط ذرة الهيدروجين بشكل تفضيلي بذرة الكربون الأكثر هدرجة)

CH 3 -CH=CH 2 + H-Cl → CH 3 -CH(Cl)-CH 3 .

- الترطيب

CH 2 = CH 2 + H-OH → CH 3 -CH 2 -OH (H + , t 0).

- البلمرة

nCH 2 =CH 2 → -[-CH 2 -CH 2 -]- n (kat, t 0).

- الأكسدة

CH 2 = CH 2 + 2KMnO 4 + 2KOH → HO-CH 2 -CH 2 -OH + 2K 2 MnO 4؛

2CH 2 = CH 2 + O 2 → 2C 2 OH 4 (إيبوكسيد) (kat = Ag,t 0);

2CH 2 = CH 2 + O 2 → 2CH 3 -C(O)H (kat = PdCl 2, CuCl).

2) روابط σ و π-CC

CH 3 -CH=CH-CH 2 -CH 3 + 4[O] → CH 3 COOH + CH 3 CH 2 COOH (KMnO 4, H +, t 0).

3) الروابط C sp 3 -H (في الوضع الأليلي)

CH 2 = CH 2 + Cl 2 → CH 2 = CH-Cl + حمض الهيدروكلوريك (t 0 =400).

4) قطع جميع العلاقات

C 2 H 4 + 2O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O؛

C n H 2n + 3n/2 O 2 → nCO 2 + nH 2 O.

تطبيقات الألكينات

وقد وجدت الألكينات التطبيق في مختلف الصناعات اقتصاد وطني. دعونا نلقي نظرة على مثال الممثلين الأفراد.

يستخدم الإيثيلين على نطاق واسع في التخليق العضوي الصناعي لإنتاج مجموعة متنوعة من المركبات العضوية، مثل مشتقات الهالوجين، والكحولات (الإيثانول، جلايكول الإثيلين)، والأسيتالديهيد، وحمض الأسيتيك، وما إلى ذلك. كميات كبيرةيستخدم الإيثيلين لإنتاج البوليمرات.

يستخدم البروبيلين كمادة خام لإنتاج بعض الكحوليات (مثل 2-بروبانول، الجلسرين)، والأسيتون، وغيرها. ويتم إنتاج مادة البولي بروبيلين عن طريق بلمرة البروبيلين.

أمثلة على حل المشكلات

مثال 1

يمارس	أثناء التحلل المائي محلول مائيهيدروكسيد الصوديوم ثنائي كلوريد NaOH، الذي تم الحصول عليه عن طريق إضافة 6.72 لترًا من الكلور إلى هيدروكربون الإيثيلين، أنتج 22.8 جم من الكحول ثنائي الهيدريك. ما هي صيغة الألكين إذا علم أن التفاعلات تسير بمردود كمي (بدون خسائر)؟
حل	دعونا نكتب معادلة كلورة الألكين منظر عاموكذلك تفاعل إنتاج كحول ثنائي الهيدريك: C n H 2 n + Cl 2 = C n H 2 n Cl 2 (1)؛ C n H 2 n Cl 2 + 2NaOH = C n H 2 n (OH) 2 + 2HCl (2). دعونا نحسب كمية الكلور: ن(الكلور 2) = الخامس(الكلور 2) / الخامس م; ن (الكلور 2) = 6.72 / 22.4 = 0.3 مول، وبالتالي، فإن ثاني كلوريد الإيثيلين سيكون أيضًا 0.3 مول (المعادلة 1)، ويجب أن يكون الكحول ثنائي الهيدروجين أيضًا 0.3 مول، ووفقًا لشروط المشكلة يكون 22.8 جم، وهذا يعني أن كتلته المولية ستكون مساوية لـ: M(C n H 2 n (OH) 2) = m(C n H 2 n (OH) 2) / n(C n H 2 n (OH) 2); M(C n H 2 n (OH) 2) = 22.8 / 0.3 = 76 جم/مول. لنجد الكتلة المولية للألكين: M(C n H 2 n) = 76 - (2×17) = 42 جم/مول، الذي يتوافق مع الصيغة C 3 H 6 .
إجابة	صيغة الألكينC3H6

مثال 2

يمارس	ما عدد الجرامات المطلوبة لبرومة 16.8 جم من الألكين، إذا كان من المعروف أنه أثناء الهدرجة الحفزية لنفس الكمية من الألكين، تمت إضافة 6.72 لترًا من الهيدروجين؟ ما هو التكوين و هيكل ممكنالهيدروكربون الأصلي؟
حل	دعونا نكتب بشكل عام معادلات المعالجة بالبرومة والهدرجة للألكين: C n H 2 n + Br 2 = C n H 2 n Br 2 (1)؛ ج ن ح 2 ن + ح 2 = ج ن ح 2 ن +2 (2). دعونا نحسب كمية مادة الهيدروجين: ن(ح 2) = الخامس(ح 2) / الخامس م؛ ن(H2) = 6.72 / 22.4 = 0.3 مول، وبالتالي فإن الألكين سيكون أيضًا 0.3 مول (المعادلة 2)، ووفقًا لشروط المشكلة فهو 16.8 جم، وهذا يعني أن كتلته المولية ستكون مساوية لـ: M(C n H 2n) = m(C n H 2n) / n(C n H 2n); M(C n H 2 n) = 16.8 / 0.3 = 56 جم/مول، الذي يتوافق مع الصيغة C 4 H 8 . وفقا للمعادلة (1) n(C n H 2 n) : n(Br 2) = 1:1، أي. n(Br 2) = n(C n H 2 n) = 0.3 مول. لنجد كتلة البروم: م (بر 2) = ن (بر 2) × م (بر 2)؛ M(Br2) = 2×Ar(Br) = 2×80 = 160 جم/مول؛ م(MnO 2) = 0.3 × 160 = 48 جم. دعونا نؤلف الصيغ الهيكليةالأيزومرات: بيوتين -1 (1)، بيوتين -2 (2)، 2- ميثيل بروبين (3)، سيكلوبوتان (4). CH 2 = CH-CH 2 -CH 3 (1)؛ CH 3 -CH=CH-CH 3 (2)؛ CH 2 =C(CH 3)-CH 3 (3)؛
إجابة	كتلة البروم 48 جم

هيدروكربونات سلسلة الإيثيلين غير المشبعة أو غير المشبعة (الألكينات أو الأوليفينات)

الألكينات، أو الأوليفينات(من اللاتينية olefiant - زيت - اسم قديم ولكنه يستخدم على نطاق واسع في الأدبيات الكيميائية. وكان سبب هذا الاسم كلوريد الإيثيلين، الذي تم الحصول عليه في القرن الثامن عشر، هو مادة سائلة زيتية.) - الهيدروكربونات الأليفاتية غير المشبعة، التي يوجد في جزيئاتها رابطة مزدوجة واحدة بين ذرات الكربون.

تشكل الألكينات سلسلة متجانسة ذات الصيغة العامة CnH2n

1. سلسلة متجانسة من الألكينات

المتماثلون:

معح2 = الفصل2 الايثين

معح2 = الفصل- الفصل3 بروبين

معH2=CH-CH2-CH3البيوتين-1

معH2=CH-CH2-CH2-الفصل3 penten-1

2. الخصائص الفيزيائية

الإيثيلين (الإيثين) هو غاز عديم اللون ذو رائحة حلوة باهتة للغاية، أخف قليلا من الهواء، قابل للذوبان قليلا في الماء.

C2 - C4 (الغازات)

C5 - C17 (السوائل)

C18 - (صلب)

· الألكينات غير قابلة للذوبان في الماء، وقابلة للذوبان في المذيبات العضوية (البنزين والبنزين وغيرها).

أخف من الماء

مع زيادة السيد، تزداد درجات الانصهار والغليان

3. أبسط الألكين هو الإيثيلين - C2H4

الهيكلية و صيغة إلكترونيةالإيثيلين له الشكل:

في جزيء الإيثيلين يخضع المرء للتهجين س- و اثنان ص- مدارات ذرات C ( sp 2- التهجين).

وبالتالي، فإن كل ذرة C لها ثلاثة مدارات هجينة وواحد غير هجين ص-المدارات. يتداخل اثنان من المدارات الهجينة لذرات C بشكل متبادل ويتشكلان بين ذرات C

σ - السندات. تتداخل المدارات الهجينة الأربعة المتبقية لذرات C في نفس المستوى مع أربعة س- مدارات ذرات H وتشكل أيضًا أربع روابط σ. اثنان غير هجين ص- تتداخل مدارات ذرات C بشكل متبادل في مستوى يقع بشكل عمودي على مستوى σ-bond، أي. يتم تشكيل واحد ص- اتصال.

بطبيعتها ص- الاتصال يختلف بشكل حاد عن σ - الاتصال؛ ص- الرابطة أقل قوة بسبب تداخل السحب الإلكترونية خارج مستوى الجزيء. تحت تأثير الكواشف ص- الاتصال ينقطع بسهولة.

جزيء الإيثيلين متماثل. تقع نوى جميع الذرات في نفس المستوى وزوايا الرابطة قريبة من 120 درجة؛ المسافة بين مراكز ذرات C هي 0.134 نانومتر.

إذا كانت الذرات متصلة برابطة مزدوجة، فإن دورانها مستحيل بدون سحب إلكترونية ص- لم يتم فتح الاتصال .

4. ايزوميرية الألكينات

جنبا إلى جنب مع الايزومرية الهيكلية للهيكل العظمي الكربوني تتميز الألكينات، أولاً، بأنواع أخرى من الأيزومرية الهيكلية - ايزومرية موقف السندات المتعددةو الايزومرية بين الطبقات.

ثانيا، في سلسلة الألكينات هناك الايزومرية المكانية ، يرتبط بمواضع مختلفة من البدائل بالنسبة للرابطة المزدوجة، والتي يكون الدوران داخل الجزيئات مستحيلًا حولها.

الأيزومرية الهيكلية للألكينات

1. ايزومرية الهيكل الكربوني (بدءا من C4H8):

2. تصاوغ موضع الرابطة المزدوجة (ابتداء من C4H8):

3. الايزومرية البينية مع الألكانات الحلقية، بدءًا من C3H6:

الأيزومرية المكانية للألكينات

دوران الذرات حول رابطة مزدوجة مستحيل دون كسرها. ويرجع ذلك إلى السمات الهيكلية للرابطة p (تتركز سحابة الإلكترون فوق وتحت مستوى الجزيء). بسبب التثبيت الصارم للذرات، لا تظهر الأيزومرية الدورانية فيما يتعلق بالرابطة المزدوجة. ولكن يصبح من الممكن رابطة الدول المستقلة-نشوة-الايزومرية.

الألكينات، التي لها بدائل مختلفة على كل من ذرتي الكربون في الرابطة المزدوجة، يمكن أن توجد في شكل متصاوغين مكانيين، يختلفان في موقع البدائل بالنسبة لمستوى الرابطة p. لذلك، في جزيء البيوتين -2 CH3-CH=CH-CH3يمكن وضع مجموعات CH3 إما على جانب واحد من الرابطة المزدوجة رابطة الدول المستقلة- الأيزومر، أو على طرفي نقيض في نشوة-أيزومر.

انتباه! رابطة الدول المستقلة العابرة- لا تظهر الأيزومرية إذا كانت إحدى ذرات C على الأقل في الرابطة المزدوجة تحتوي على بديلين متطابقين.

على سبيل المثال،

البيوتين-1 CH2=CH-CH2-CH3لا يملك رابطة الدول المستقلة- و نشوة- الايزومرات، لأن ترتبط ذرة C الأولى بذرتين متماثلتين من H.

نظائر رابطة الدول المستقلة- و نشوة- تختلف ليس فقط جسديا

,

ولكن أيضا الخصائص الكيميائية، لأن إن تقريب أجزاء الجزيء أو إبعادها عن بعضها البعض في الفضاء يعزز أو يعيق التفاعل الكيميائي.

أحيانا رابطة الدول المستقلة العابرة- لا يتم تسمية الأيزومرية بدقة تامة الايزومرية الهندسية. عدم الدقة هو ذلك الجميعتختلف الأيزومرات المكانية في هندستها، وليس فقط رابطة الدول المستقلة- و نشوة-.

5. التسميات

تتم تسمية الألكينات ذات البنية البسيطة غالبًا عن طريق استبدال اللاحقة -ane في الألكانات بـ -إيلين: إيثان - إيثيلين،البروبان - البروبيلين، الخ.

وفقًا للتسميات المنهجية، يتم إنشاء أسماء هيدروكربونات الإيثيلين عن طريق استبدال اللاحقة -ane في الألكانات المقابلة باللاحقة -ene (ألكان - ألكين، إيثان - إيثين، بروبان - بروبين، إلخ). اختيار السلسلة الرئيسية وترتيب التسمية هما نفس اختيار الألكانات. ومع ذلك، يجب أن تتضمن السلسلة بالضرورة رابطة مزدوجة. يبدأ ترقيم السلسلة من النهاية التي يقع فيها هذا الاتصال الأقرب. على سبيل المثال:

تسمى الجذور غير المشبعة (الألكينات) بأسماء تافهة أو بالتسميات المنهجية:

(H2C=CH—) فينيل أو إيثينيل

(H2C=CH-CH2) الأليل

تشمل المواد غير المشبعة الهيدروكربونات التي تحتوي على روابط متعددة بين ذرات الكربون في جزيئاتها. غير محدود الألكينات، الألكينات، الألكادينات (البوليينات). الهيدروكربونات الحلقية التي تحتوي على رابطة مزدوجة في الحلقة ( الألكينات الحلقية)، وكذلك الألكانات الحلقية التي تحتوي على عدد صغير من ذرات الكربون في الحلقة (ثلاث أو أربع ذرات). ترتبط خاصية "عدم التشبع" بقدرة هذه المواد على الدخول في تفاعلات الإضافة، وخاصة الهيدروجين، مع تكوين الهيدروكربونات المشبعة أو المشبعة - الألكانات.

هيكل الألكينات

هيدروكربونات لا حلقية تحتوي في الجزيء، بالإضافة إلى الروابط الفردية، على رابطة مزدوجة واحدة بين ذرات الكربون والرابطة المقابلة لها صيغة عامة CnH2n. اسمها الثاني هو الأوليفينات- تم الحصول على الألكينات عن طريق القياس مع الأحماض الدهنية غير المشبعة (الأوليك واللينوليك) والتي تشكل بقاياها جزءًا من الدهون السائلة - الزيوت.
تكون ذرات الكربون التي توجد بينها رابطة مزدوجة في حالة تهجين sp2. وهذا يعني أن المدار s واثنين p متورطان في التهجين، ويظل المدار p غير مهجن. يؤدي تداخل المدارات الهجينة إلى تكوين رابطة σ، وبسبب المدارات p غير المهجنة
المجاورة لذرات الكربون، تتشكل رابطة π ثانية. وبالتالي، تتكون الرابطة المزدوجة من رابطة σ واحدة ورابطة π واحدة. توجد المدارات الهجينة للذرات التي تشكل رابطة مزدوجة في نفس المستوى، وتقع المدارات التي تشكل رابطة π بشكل عمودي على مستوى الجزيء. الرابطة المزدوجة (0.132 im) أقصر من الرابطة الفردية، وطاقتها أكبر، لأنها أقوى. ومع ذلك، فإن وجود رابطة π متحركة وسهلة الاستقطاب يؤدي إلى حقيقة أن الألكينات أكثر نشاطًا كيميائيًا من الألكانات وقادرة على الخضوع لتفاعلات الإضافة.

هيكل الإيثيلين

تكوين رابطة مزدوجة في الألكينات

سلسلة متجانسة من الإيثين

تشكل الألكينات المستقيمة سلسلة متجانسة من الإيثين ( الإيثيلين): C 2 H 4 - الإيثين، C 3 H 6 - البروبين، C 4 H 8 - البيوتين، C 5 H 10 - البنتين، C 6 H 12 - الهكسين، C 7 H 14 - الهيبتين، إلخ.

الأيزومرية الألكينية

تتميز الألكينات بالإيزومرية الهيكلية. تختلف الأيزومرات الهيكلية عن بعضها البعض في بنية الهيكل العظمي للكربون. أبسط الألكينات والذي يتميز بـ الايزومرات الهيكلية، هو البيوتين:

نوع خاص من الأيزومرية الهيكلية هو ايزومرية موضع الرابطة المزدوجة:

تعتبر الألكينات متصاوغة بالنسبة للألكانات الحلقية (التصاوغ بين الفئات)، على سبيل المثال:

إن الدوران الحر تقريبًا لذرات الكربون ممكن حول رابطة كربون-كربون واحدة، لذلك يمكن لجزيئات الألكانات الحصول على أكبر قدر من أشكال متعددة. الدوران حول الرابطة المزدوجة مستحيل، مما يؤدي إلى ظهور نوع آخر من الأيزومرية في الألكينات - هندسية، أو رابطة الدول المستقلة وعبرالأيزومرية.

ايزومرات رابطة الدول المستقلةتختلف عن الايزومرات العابرةالترتيب المكاني للشظايا الجزيئية (في في هذه الحالةمجموعات الميثيل) نسبة إلى مستوى الرابطة π، وبالتالي الخصائص.

تسميات الألكين

1. اختيار الدائرة الرئيسية.يبدأ تكوين اسم الهيدروكربون بتعريف السلسلة الرئيسية - أطول سلسلة من ذرات الكربون في الجزيء. في حالة الألكينات، يجب أن تحتوي السلسلة الرئيسية على رابطة مزدوجة.
2. ترقيم ذرات السلسلة الرئيسية.يبدأ ترقيم ذرات السلسلة الرئيسية من النهاية الأقرب إليها الرابطة المزدوجة.
على سبيل المثال، اسم الاتصال الصحيح هو:

إذا لم يتمكن موضع الرابطة المزدوجة من تحديد بداية ترقيم الذرات في السلسلة، فسيتم تحديده من خلال موضع البدائل بنفس الطريقة كما هو الحال بالنسبة للهيدروكربونات المشبعة.

3. تشكيل الاسم.في نهاية الاسم، أشير إلى رقم ذرة الكربون التي تبدأ عندها الرابطة المزدوجة، واللاحقة -enمما يدل على أن المركب ينتمي إلى فئة الألكينات. على سبيل المثال:

الخصائص الفيزيائية للألكينات

الممثلون الثلاثة الأوائل لسلسلة الألكينات المتماثلة هم الغازات؛ مواد التركيب C5H10 - C16H32 - السوائل؛ الألكينات الأعلى هي مواد صلبة.
تزداد نقاط الغليان والانصهار بشكل طبيعي مع زيادة الوزن الجزيئي للمركبات.

الخواص الكيميائية للألكينات

تفاعلات الإضافة. دعونا نذكركم بذلك سمة مميزةممثلو الهيدروكربونات غير المشبعة - الألكينات هي القدرة على الدخول في تفاعلات الإضافة. تتم معظم هذه التفاعلات وفقًا للآلية إضافة إلكتروفيلية.
1. هدرجة الألكينات.الألكينات قادرة على إضافة الهيدروجين في وجود محفزات الهدرجة والمعادن - البلاتين والبلاديوم والنيكل:

يحدث هذا التفاعل عند الضغط الجوي والمرتفع ولا يتطلب ذلك درجة حرارة عالية، لأنها طاردة للحرارة. عندما ترتفع درجة الحرارة، نفس المحفزات يمكن أن تسبب رد فعل عكسي - نزع الهيدروجين.

2. الهلجنة (إضافة الهالوجينات). يؤدي تفاعل الألكين مع ماء البروم أو محلول البروم في مذيب عضوي (CC14) إلى تغير لون هذه المحاليل بسرعة نتيجة إضافة جزيء الهالوجين إلى الألكين وتكوين ثنائي الهالوكانات.
3. الهلجنة الهيدروجينية (إضافة هاليد الهيدروجين).

رد الفعل هذا يطيع
عندما يرتبط هاليد الهيدروجين بالألكين، يرتبط الهيدروجين بذرة الكربون الأكثر هدرجة، أي الذرة التي يقع فيها المزيد من الذراتالهيدروجين والهالوجين - إلى أقل هدرجة.

4. الترطيب (إضافة الماء).يؤدي ترطيب الألكينات إلى تكوين الكحولات. على سبيل المثال، تعتبر إضافة الماء إلى الإيثين أساس إحدى الطرق الصناعية لإنتاج الكحول الإيثيلي.

لاحظ أن الكحول الأولي (مع مجموعة هيدروكسيو على الكربون الأولي) يتشكل فقط عندما يتم ترطيب الإيثين. عندما يتم ترطيب البروبين أو الألكينات الأخرى، فإنها تتشكل كحولات ثانوية.

يتم إجراء هذا التفاعل أيضًا وفقًا لقاعدة ماركوفنيكوف - يرتبط كاتيون الهيدروجين بذرة كربون أكثر هدرجة، ومجموعة هيدروكسو بذرة أقل هدرجة.
5. البلمرة. حالة خاصةالإضافة هي تفاعل بلمرة الألكينات:

يحدث رد فعل الإضافة هذا عبر آلية جذرية حرة.
تفاعلات الأكسدة.
1. الاحتراق.مثل أي مركبات عضوية، تحترق الألكينات في الأكسجين لتكوين ثاني أكسيد الكربون وH2O:

2. الأكسدة في المحاليل.على عكس الألكانات، تتأكسد الألكينات بسهولة بمحلول برمنجنات البوتاسيوم. في المحاليل المحايدة أو القلوية، تتم أكسدة الألكينات إلى ثنائيات (كحول ثنائي الهيدروكسيل)، وتضاف مجموعات الهيدروكسيل إلى تلك الذرات التي كانت توجد بينها رابطة مزدوجة قبل الأكسدة: