Непредельные углеводороды. Ненасыщенные углеводороды Несколько гомологических рядов: а лкены С n H 2 n алкины С n H 2 n - 2 алкадиены С n H 2 n -2
Два соседних атома углерода в молекуле находятся в состоянии sp 2 -гибридизации - связь в молекуле этена образована за счет перекрывания гибридных электронных орбиталей на прямой соединяющей центры атомов С и Н Эти связи направлены к вершинам правильного треугольника и угол между ними – 120 о. - связь образована за счет перекрывания негибридных р-орбиталей вне прямой соединяющей центры атомов, перпендикулярно плоскости в которой лежат связи.
Алкены и циклоалканы имеют общую молекулярную формулу С n H 2 n
Порядок соединения атомов в молекуле этих изомеров одинаков, но в пространстве замещающие группы в молекулах изомеров располагаются по разному. В цис-изомерах заместители у разных атомов углерода находятся по одну сторону воображаемой плоскости, проходящей через атомы углерода с двойной связью, в транс-изомерах заместители находятся по разные стороны этой плоскости.
Легко окисляются. Горят на воздухе светящимся пламенем. СН 2 =СН 2 + О 2 → СО 2 + H 2 О При мягком окислении (+ разб. раствор марганцовки при н.у.) из них образуются двухатомные спирты. СН 2 =СН 2 + KMnO 4 + H 2 О => СН 2 OH -СН 2 OH + MnO 2 ↓ + KOH, эту реакцию можно использовать как качественную реакцию на двойную связь При кипячении с концентрированным раствором марганцовки обычно образуются карбоновые кислоты и идет разрыв углеродной цепи по месту двойной связи
А ) Галогенирование (при н.у.) СН 2 =СН 2 + Cl 2 => CH 2 Сl- C Н 2 Cl СН 2 =СН-СН 3 + Br 2 => CH 2 Br - C Н Br - CH 3, эту реакцию можно использовать для определения наличия двойной связи в молекуле т.к. происходит обесцвечивание бурого раствора бромной воды при н.у. Б) Гидрирование СН 2 =СН 2 + Н 2 => CH 3 - C Н 3 СН 2 =СН-СН 3 + H 2 => CH 3 - C Н 2 - CH 3
В) Гидрогалогенирование СН 2 =СН 2 + H /: Cl => CH 3 - C Н 2 Cl СН 2 =СН-СН 3 + HCl => CH 3 - C Н Cl - CH 3 Г) Гидратация СН 2 =СН 2 + H /-ОН => CH 3 - C Н 2 ОН СН 2 =СН-СН 3 + H 2 О => CH 3 - C НОН- CH 3
Встречаются ли алкены в природе? 1) В промышленности алкены получают реакцией дегидрирования этана или другого соответствующего алкана СН 3 -СН 3 → СН 2 =СН 2 +Н 2 (температура, катализатор (платина, оксид хрома). 2) В лаборатории алкены чаще всего получают реакцией отщепления из спиртов и галогенпроизводных. СН 3 -СН 2 ОН СН 2 =СН 2 +Н 2 О СН 3 -СН 2 Cl СН 2 =СН 2 +Н Cl СН 2 Cl -СН 2 Cl СН 2 =СН 2 + Cl 2
Алкены используют для получения: полимеров г алогенпроизводных (растворители) с пиртов и т.д.
Два соседних атома углерода в молекуле находятся в состоянии sp-гибридизации -связь в молекуле этина образована за счет перекрывания гибридных электронных орбиталей на прямой соединяющей центры атомов С и Н Эти связи находятся на одной прямой и угол между ними – 180 о. - связь образована за счет перекрывания 2-х негибридных р-орбиталей вне прямой соединяющей центры атомов, перпендикулярно прямой в которой лежат связи.
1) ацетилен и его гомологи горят коптящим пламенем. Это пламя превращается в ослепительно яркое если использовать кислородное дутье. При нагревании без доступа воздуха алкины разлагаются на простые вещества (реакция дегидрирования). Алкины легко окисляются марганцовкой. Раствор марганцовки обесцвечивается, что можно использовать для обнаружения тройной связи. При окислении алкинов рвется не только π -связь, но и σ - связь, и образуются две карбоновые кислоты.
Для них характерны реакции электрофильного присоединения (водорода, галогеноводорода или галогенов), но они протекают при более жестких условиях и в две стадии. Сначала рвется одна -связь, а потом вторая. Например, они также, как и алкены, обесцвечивают бромную воду.
Она катализируется солями ртути (II). На первой стадии реакции образуются непредельные спирты, которые называют виниловыми спиртами или енолами. Если двойная связь и гидроксогруппа оказывается у одного атома углерода, это делает молекулу неустойчивой, и происходит процесс изомеризации.
Это способность появляется если тройная связь находится в начале цепи. Алкины способны образовывать соединения (карбид кальция, карбид серебра): СаС2 или Ag2C2. Но эти соединения очень нестойкие и легко разлагаются водой. Реакцию с нитратом серебра можно использовать как качественную на ацетилен. СаС 2 + H 2 О → С 2 Н 2 ↑+ Са(ОН) 2
Полимеризация алкинов в присутствии катализаторов дает (в зависимости от условий) различные соединения с алифатической или циклической углеродной цепью и кратными связями. Например:
Встречаются ли алкины в природе ? 1) В промышленности алкины получают реакцией дегидрирования (например из метана при 1500 С) СН 4 → СН 2 ≡ СН 2 +Н 2 2) В лаборатории (а раньше и в промышленности) для получения ацетилена используют карбид кальция.
Если эти двойные связи разделены двумя и более одинарными связями, тогда эти вещества ведут себя как обычные алкены. СН 2 =СН - СН 2 - СН=СН 2 Если связи находятся рядом ( С Н 2 =С=С Н -С Н 3 ) – образуются т.н. аллены, они нестабильны и практического значения не имеют. Большое практическое значение имеют диены с сопряженными π-связями (разделенными одной σ-связью). СН 2 =СН-СН=СН 2
Какие виды изомерии возможны для этого пентадиена? Напишите формулы трех из них и назовите эти вещества.
В сопряженных диенах две π-связи перекрываются между собой, образуя единое электронное облако на четыре атома углерода, т.е. двойные связи делокализованы.
В зависимости от условий и присутствия других веществ (сополимеров) получаются каучуки с разной структурой и разными техническими свойствами.
В процессе вулканизации каучука происходит сшивание линейных или разветвленных молекул полимера и образование полимера имеющего сшитую структуру, пространственную сетку. Этот полимер принято называть резиной. Добавляя в резину различные наполнители можно получить материалы с широким спектром технических характеристик.
