Физические свойства алкенов.

C₂H₄ – C₄H₈ – газы, C₅H₁₀ – C₁₆H₃₂ - жидкости, C₁₇H₃₄ – … – твердые вещества. Алкены плохо растворимы в воде. Их температуры плавления и кипения закономерно повышаются при увеличении молекулярной массы соединения.

6. Химические свойства.

I. Реакции присоединения.

1. гидрирование

1 2 3

CH₂=CH – CH₃ + H – H → CH₃ – CH₂ – CH₃

пропилен пропан

2. галогенирование

1 2 3

CH₂=CH – CH₃ + Br – Br → CH₂ – CH – CH₃

| |

Br Br

пропилен 1,2-дибромпропан

3. гидрогалогенирование (по правилу Марковникова: при присоединении веществ с полярной ковалентной связью типа HX (где X – это -Hal, -OH и т.д.) к несимметричным непредельным углеводородам по месту разрыва П-связи атом водорода присоединяется к наиболее гидрированному атому углерода, а X – к наименее гидрированному атому углерода)

1 2 3

CH₂=CH – CH₃ + H – Br → CH₃ – CH – CH₃

|

Br

пропилен 2- бромпропан

4. гидратация (по правилу Марковникова) с образованием вторичных спиртов (кроме этилена – у него образуется первичный спирт)

1 2 3

CH₂=CH – CH₃ + H – OH → CH₂ – CH – CH₃

|

OH

пропилен пропанол-2 (вторичный пропанол)

5. сульфирование (по правилу Марковникова) с образованием алкилсерных кислот

1 2 3

CH₂=CH – CH₃ + H–O – SO₂OH → CH₃ – CH – CH₃

|

O – SO₂OH

пропилен пропил-2серная кислота

CH₃ – CH – CH₃ + H–OH → CH₃ – CH – CH₃ + HO – SO₂ – OH

| |

O – SO₂OH OH

пропил2серная кислота пропанол-2 серная кислота

6. алкилирование

CH₃ CH₃ CH₃ CH₃

| | | |

CH₃ – CH + CH₂=C – CH₃ → CH₃ – C – CH₂ – CH – CH₃

| |

CH₃ CH₃

метилпропан метилпропен 2,2,4-триметилпентан (изооктан)

7. взаимное алкилирование (обратный процесс крекинга алкенов), при разных температурах образуются разные соединения

CH₂=CH – CH₂ – CH₃ бутилен-1

 

CH₃ – CH=CH – CH₃ бутилен-2

Kt, t⁰

CH₂=CH₂ + CH₂=CH₂ ––→ CH₂=C – CH₃ метилпропилен

|

CH₃

 

CH₂=CH – CH=CH₂ + H₂ бутадиен-1,3

II. Реакции окисления.

1. горение

t⁰

C₂H₄ + 3 O₂ (избыток) → 2 CO₂ + 2 H₂O

t⁰

C₂H₄ + 2 O₂ (недостаток) → 2 CO + 2 H₂O

t⁰

C₂H₄ + O₂ (сильный недостаток) → 2 C + 2 H₂O

 

2. частичное окисление кислородом воздуха с образованием эпоксидов (реакция Прилежаева)

t⁰, Ag

2 CH₂=CH₂ + O₂ ––→2 CH₂ – CH₂

\ /

O

Этиленоксид (эпоксиэтан или окись этилена)

3. окисление кислородом окислителя в щелочной среде (реакция Вагнера)

из KMnO₄

3 CH₂=CH₂ + [O] + H – OH ––––––––→ HO – CH₂ – CH₂ – OH

этиленгликоль (этандиол-1,2)

 

KOH

3 C^-2H₂=C^-2H₂ + 2 KMn⁺⁷O₄ + 4 H₂O ––→ 3 C^-1H₂ – C^-1H₂ + 2 Mn⁺⁴O₂ + 2 KOH

| |

OH OH

C₂^-2 -2ē → C₂^-1 3 3 C₂^-2 -6ē → 3 C₂^-1

Mn⁺⁷ + 3ē → Mn⁺⁴ 2 2 Mn⁺⁷ + 6ē → 2 Mn⁺⁴

 

Обесцвечивание щелочного раствора KMnO₄ – это качественная реакция на непредельные углеводороды.

4. жесткое окисление кислородом более энергичного окислителя в кислой среде (кислый раствор KMnO₄, HNO₃, хромовая смесь) при нагревании

+H₃O⁺, t°

R – CH=CH – R¢ + 4 [O] ––→ R – COOH + R¢ - COOH

 

СH₃ – СH=CH – CH₃ + 4 [O] ––→ 2 CH₃ – COOH

бутилен-2 этановая (уксусная) кислота

 

CH₃ – CH₂ – CH=CH₂ + 4 [O] ––→ CH₃ – CH₂ – COOH + HCOOH

бутилен-1 пропановая метановая (муравьиная)

кислота кислота

 

HCOOH + [O] ––à HOCOOH (H₂CO₃)

 

метановая CO₂↑ H₂O

кислота угольная кислота

 

CH₃ – CH₂ – CH=CH – CH₃ + 4 [O] ––→ CH₃ – CH₂ – COOH + CH₃ – COOH

пентен-2 пропановая кислота этановая кислота

 

5 CH₃–CH₂–C^-1H=C^-1H–CH₃ + 8 KMn⁺⁷O₄ + 12 H₂SO₄ →4 K₂SO₄ + 8 Mn⁺² SO₄ + 12 H₂O +

пентен-2

+ 5 CH₃–CH₂–C⁺³OOH + 5 CH₃–C⁺³OOH

пропановая кислота этановая кислота

 

C₂^-1 -8ē → 2 C⁺³ 5 5 C₂^-2 -40ē → 10 C^-1

Mn⁺⁷ + 5ē → Mn⁺² 8 8 Mn⁺⁷ + 40ē → 8 Mn⁺⁴

 

CH₃ – CH₂ – CH₂ – CH=CH₂ + 5 [O] ––→ CH₃ – CH₂ – CH₂ – COOH + H₂O + CO₂

пентен-1 бутановая кислота

 

CH₃ – CH₂ – CH₂ – C^-1H=C^-2H₂ + 2 KMn⁺⁷O₄ + 3 H₂SO₄ → K₂SO₄ + 2 Mn⁺² SO₄ + 4 H₂O +

пентен-1

+ CH₃ – CH₂ – CH₂ – C⁺³OOH + C⁺⁴O₂

бутановая кислота

C^-1 – 4ē → C⁺³ C^-1 -4ē → C⁺³

-10ē 1

C^-2 – 6ē → C⁺⁴ C^-2 -6ē → C⁺⁴

Mn⁺⁷ + 5ē → Mn⁺² 2 2 Mn⁺⁷ + 10ē → 2 Mn⁺²

III. Реакции полимеризации.

t⁰, kt, P

…+ CH₂=CH₂ + CH₂=CH₂ + …––––––→ …-CH₂ – CH₂ – CH₂ – CH₂-…

этилен полиэтилен

 

t⁰, kt, P

nCH₂=CH₂ ––––––→ (– CH₂ – CH₂ –)_n

мономер структурное звено

где n – это степень полимеризации

 

t⁰, kt, P

n CH₃ – CH=CH₂ –––––––→ (– CH – CH₂ –)_n

|

CH₃

пропилен полипропилен

IV. Реакции изомеризации.

550°C

CH₂=CH₂ – CH₂ – CH₃ ––––→ CH₃ – CH = CH – CH₃ + CH₃ – C = CH₂

|

CH₃

бутен-1 бутен-2 метилпропен

V. Реакции отщепления (элиминирования)

а) до алкадиенов:

MgO, ZnO

CH₂=CH – CH₂ – CH₃ ––––→ CH₂ = CH – CH = CH₂ + H₂

бутен-1 бутадиен-1,3

б) до алкинов:

1200°C

2 CH₂=CH₂ ––––→ 2 CH≡CH + 2 H₂

этен (этилен) этин (ацетилен)

Получение алкенов.

1. Крекинг нефтепродуктов

C₁₆H₃₄ → C₈H₁₈ + C₈H₁₆

гексадекан октан октен

Обычно образуется смесь различных углеводородов: например, при крекинге бутана конечными продуктами будет – смесь бутенов, пропилена, этилена и метана; при крекинге пропана – смесь пропилена, этилена и метана; при крекинге метилпропана – смесь метилпропилена, пропилена и метана.

2. Дегидрирование предельных углеводородов

CH₂ = CH – CH₂ – CH₃ бутен-1

CH₃ – CH₂ – CH₂ – CH₃ →

бутан CH₃ – CH = CH – CH₃ бутен-2

 

550-650^oc, Kt

2CH₄ –––––––––––→ C₂H₄ + 2H₂

3. Внутримолекулярная дегидратация спиртов

H₂SO₄, 140-150^oC

CH₃ – CH₂ – OH ––––––––––––––––→ CH₂ = CH₂ + H₂O

этанол этилен

4. Дегидрогалогенирование галогенпроизводных алканов (по правилу Зайцева: при отщеплении галогенводорода от вторичных и третичных галогеналканов атом водорода отщепляется о наименее гидрированного атома углерода)

Br

| спирт, t^o

CH₃ – CH – CH₂ – CH₃ + NaOH –––––––→ CH₃ – CH = CH – CH₃ + NaBr + H₂O

2-бромбутан бутен-2

5. Дегалогенирование дигалогенпроизводных алканов

Br Br

| |

CH₃ – CH – CH – CH₃ + Zn → CH₃ – CH = CH – CH₃ + ZnBr₂

2.3-дибромбутан бутен-2

Применение алкенов

1. Применение этилена

 

 

2. Применение пропилена

 

3. Применение изомеров бутилена

 

		Бутандиолы (HO – С4Н8– OH)
		Бутанолы (С4Н9– OH)

 

Вопросы: (для контроля знаний)

1. Какие соединения относятся к алкенам?

2. Какое строение имеет молекулы алкенов (гибридизация, угол между гибридными орбиталями, длина связи)?

3. Как по правилами ИЮПАК образуется название неразветвлённого и разветвлённого алкена?

4. Какие виды изомерии характерны для алкенов?

5. В какие реакции присоединения может вступить пропен? Напишите уравнения реакций.

6. В какие реакции элиминирования может вступать алкены? Напишите уравнения реакций.

7. В какие реакции окисления может вступать алкены? Напишите уравнения реакций.

8. Какими способами можно получить алкены? Напишите уравнения реакций.

9. Какое применение нашли алкены?

Список используемых источников:

1. «Репетитор по химии (издание 15-ое)», под редакцией Егорова А. С., Феникс – Ростов-на-Дону, 2006

2. Габриелян О. С., Маскаев Ф. Н., Пономарев С. Ю., Теренин В. И. «Химия 10 класс: профильный уровень». (Учебник для общеобразовательных учреждений), Дрофа – Москва, 2005

3. Рудзитис Г. Е., Фельдман Ф. Г. «Химия 10: органическая химия (Учебник для 10 класса средней школы)», Просвещение – Москва, 1991