آلکن ها همه در مورد آنها هستند. آلکن ها تهیه، خواص شیمیایی و کاربردهای آلکن ها. احتراق در هوا

آلکن ها در درجه اول با واکنش مشخص می شوند الحاقاز طریق یک پیوند دوگانه اساساً این واکنش ها با مکانیسم یونی انجام می شود. پیوند پی شکسته شده و دو پیوند سیگما جدید تشکیل می شود. اجازه دهید به شما یادآوری کنم که واکنش‌های جایگزینی برای آلکان‌ها معمول بود و از یک مکانیسم رادیکال پیروی می‌کردند. مولکول های هیدروژن می توانند به آلکن ها بچسبند؛ این واکنش ها هیدروژناسیون، مولکول های آب، هیدراتاسیون، هالوژناسیون هالوژن ها، هیدروهالوژناسیون هالیدهای هیدروژن نامیده می شوند. اما اول از همه.

واکنش های افزودن پیوند دوگانه

بنابراین، اولینتوانایی خواص شیمیایی برای اضافه کردن هالیدهای هیدروژن، هیدروهالوژناسیون.

پروپن و سایر آلکن ها با هالیدهای هیدروژن بر اساس قانون مارکوفنیکوف واکنش می دهند.

یک اتم هیدروژن به هیدروژنه ترین یا به عبارت بهتر هیدروژنه شده اتم کربن می چسبد.

دومینشماره در لیست خواص ما هیدراتاسیون، اضافه کردن آب است.

این واکنش زمانی انجام می شود که در حضور یک اسید، معمولاً سولفوریک یا فسفر، گرم می شود. افزودن آب نیز طبق قانون مارکوفنیکوف اتفاق می‌افتد، یعنی الکل اولیه را فقط می‌توان با هیدراتاسیون اتیلن به دست آورد، آلکن‌های بدون شاخه باقی مانده الکل‌های ثانویه می‌دهند.

برای قانون مارکوفنیکوف استثنائاتی هم برای هیدروهالوژناسیون و هم هیدراتاسیون وجود دارد. اولاً، برخلاف این قانون، افزودن در حضور پراکسیدها رخ می دهد.

ثانیاً، برای مشتقات آلکن‌هایی که در آنها گروه‌های الکترون‌کشنده وجود دارند. به عنوان مثال، برای 3،3،3-trifluoropropene-1.

اتم های فلوئور به دلیل الکترونگاتیوی بالا، چگالی الکترون را در طول زنجیره ای از پیوندهای سیگما به سمت خود جذب می کنند. به این پدیده اثر القایی منفی می گویند.

به همین دلیل، الکترون‌های پی متحرک پیوند دوگانه جابه‌جا می‌شوند و بیرونی‌ترین اتم کربن با یک بار مثبت جزئی به پایان می‌رسد که معمولاً به عنوان دلتا پلاس مشخص می‌شود. این است که یون برم با بار منفی می رود و کاتیون هیدروژن به کمترین اتم کربن هیدروژنه می چسبد.

علاوه بر گروه تری فلورومتیل، به عنوان مثال، گروه تری کلرومتیل، گروه نیترو، گروه کربوکسیل و برخی دیگر دارای اثر القایی منفی هستند.

این دومین مورد نقض قانون مارکوفنیکوف در آزمون دولتی یکپارچه بسیار نادر است، اما همچنان توصیه می شود اگر قصد دارید در آزمون با حداکثر نمره قبولی کنید، آن را در نظر داشته باشید.

سوماتصال خواص شیمیایی مولکول های هالوژن

این در درجه اول مربوط به برم است، زیرا این واکنش برای یک پیوند چندگانه کیفی است. مثلاً وقتی اتیلن از آب برم، یعنی محلول برم در آبی که قهوه ای رنگ است عبور داده شود، تغییر رنگ می دهد. اگر مخلوطی از گازها، مثلاً اتان و اتن را از آب برم عبور دهید، می توانید اتان خالص و بدون ناخالصی اتن بدست آورید، زیرا در فلاسک واکنش به شکل دی بروموتان که یک مایع است، باقی می ماند.

نکته قابل توجه واکنش آلکن ها در فاز گاز با حرارت قوی، به عنوان مثال، با کلر است.

در چنین شرایطی، این یک واکنش اضافه نیست، بلکه یک واکنش جایگزینی است. علاوه بر این، منحصراً در اتم کربن آلفا، یعنی اتم مجاور پیوند دوگانه. در این حالت 3-chloropropene-1 بدست می آید. این واکنش‌ها در امتحان به ندرت دیده می‌شود، بنابراین بیشتر دانش‌آموزان آنها را به خاطر نمی‌آورند و قاعدتاً اشتباه می‌کنند.

چهارمعدد واکنش هیدروژناسیون است و همراه با آن واکنش هیدروژناسیون است. یعنی افزودن یا حذف هیدروژن.

هیدروژناسیون در دمای نه چندان بالا روی کاتالیزور نیکل اتفاق می افتد. در دماهای بالاتر، هیدروژن زدایی برای تولید آلکین ها امکان پذیر است.

پنجمیکی از ویژگی های آلکن ها توانایی پلیمریزاسیون است، زمانی که صدها و هزاران مولکول آلکن به دلیل شکستن پیوند پی و تشکیل پیوندهای سیگما با یکدیگر، زنجیره های بسیار طولانی و قوی تشکیل می دهند.

در این مورد، نتیجه پلی اتیلن بود. لطفا توجه داشته باشید که مولکول به دست آمده حاوی هیچ پیوند چندگانه ای نیست. چنین موادی پلیمر نامیده می شوند، مولکول های اصلی مونومر، قطعه تکرار شونده واحد ابتدایی پلیمر و عدد n درجه پلیمریزاسیون است.

واکنش هایی برای تولید مواد پلیمری مهم دیگر مانند پلی پروپیلن نیز امکان پذیر است.

پلیمر مهم دیگر پلی وینیل کلراید است.

ماده اولیه تولید این پلیمر کلرواتن است که نام رایج آن وینیل کلرید است. زیرا این جانشین غیراشباع وینیل نامیده می شود. مخفف رایج در محصولات پلاستیکی، PVC، مخفف پلی وینیل کلرید است.

ما پنج ویژگی را مورد بحث قرار دادیم که نشان‌دهنده واکنش‌های افزودن پیوند دوگانه بود. حالا بیایید به واکنش ها نگاه کنیم اکسیداسیون.

واکنش های اکسیداسیون آلکن

ششمخاصیت شیمیایی در فهرست کلی ما اکسیداسیون خفیف یا واکنش واگنر است. زمانی اتفاق می افتد که یک آلکن در سرما در معرض محلول آبی پرمنگنات پتاسیم قرار می گیرد، به همین دلیل است که دمای صفر درجه اغلب در وظایف امتحان نشان داده می شود.

نتیجه یک الکل دی هیدریک است. در این حالت، اتیلن گلیکول و به طور کلی این گونه الکل ها در مجموع گلیکول نامیده می شوند. در طول واکنش، محلول پرمنگنات بنفش صورتی تغییر رنگ می دهد، بنابراین این واکنش برای پیوند دوگانه نیز کیفی است. منگنز در یک محیط خنثی از حالت اکسیداسیون +7 به حالت اکسیداسیون +4 کاهش می یابد. بیایید به چند نمونه دیگر نگاه کنیم. معادله

در اینجا ما پروپاندیول-1،2 را دریافت می کنیم. با این حال، آلکن های حلقوی به همان روش واکنش نشان می دهند. معادله

گزینه دیگر زمانی است که پیوند دوگانه، به عنوان مثال، در زنجیره جانبی هیدروکربن های آروماتیک قرار دارد. واکنش واگنر شامل استایرن، نام دیگر آن وینیل بنزن است، که به طور مرتب در تکالیف امتحانی با آن مواجه می‌شویم.

امیدوارم مثال‌های کافی برای شما آورده باشم تا بفهمید اکسیداسیون ملایم یک پیوند دوگانه همیشه از یک قانون نسبتاً ساده پیروی می‌کند: پیوند پی شکسته شده و یک گروه هیدروکسی به هر اتم کربن اضافه می‌شود.

اکنون در مورد اکسیداسیون سخت. مال ما خواهد بود هفتمویژگی. این اکسیداسیون زمانی اتفاق می افتد که یک آلکن با یک محلول اسیدی پرمنگنات پتاسیم در هنگام گرم شدن واکنش می دهد.

تخریب مولکول اتفاق می افتد، یعنی تخریب آن در پیوند دوگانه. در مورد بوتن-2، دو مولکول اسید استیک به دست آمد. به طور کلی، موقعیت پیوند چندگانه در زنجیره کربن را می توان از روی محصولات اکسیداسیون قضاوت کرد.

اکسیداسیون بوتن-1 یک مولکول اسید پروپیونیک (پروپانوئیک) و دی اکسید کربن تولید می کند.

در مورد اتیلن، شما دو مولکول دی اکسید کربن دریافت می کنید. در تمام موارد در محیط اسیدی منگنز از حالت اکسیداسیون 7+ به 2+ کاهش می یابد.

و در نهایت هشتمخاصیت اکسیداسیون یا احتراق کامل

آلکن ها مانند سایر هیدروکربن ها به دی اکسید کربن و آب می سوزند. اجازه دهید معادله احتراق آلکن ها را به صورت کلی بنویسیم.

به تعداد اتم های کربن در مولکول آلکن، مولکول های دی اکسید کربن وجود خواهد داشت، زیرا مولکول CO 2 حاوی یک اتم کربن است. یعنی n مولکول CO 2. مولکول های آب دو برابر کمتر از اتم های هیدروژن خواهد بود، یعنی 2n/2، که به معنای فقط n است.

در سمت چپ و راست به همان تعداد اتم اکسیژن وجود دارد. در سمت راست 2n دی اکسید کربن به اضافه n آب وجود دارد که در مجموع 3n است. در سمت چپ همان تعداد اتم اکسیژن وجود دارد، یعنی دو برابر مولکول های کمتری وجود دارد، زیرا مولکول حاوی دو اتم است. یعنی 3n/2 مولکول اکسیژن. می توانید 1.5n بنویسید.

بررسی کرده ایم هشتخواص شیمیایی آلکن ها

فرمول کلی آلکن ها: CnH2n(n 2)

اولین نمایندگان سری همولوگ آلکن ها:

فرمول آلکن ها را می توان از فرمول های مربوط به آلکان ها (هیدروکربن های اشباع) تهیه کرد. نام آلکن ها با جایگزینی پسوند -ane از آلکان مربوطه با -ene یا -ylene تشکیل می شود: بوتان - بوتیلن، پنتان - پنتن و غیره. تعداد اتم کربن با پیوند دوگانه با یک عدد عربی بعد از نام نشان داده می شود.

اتم های کربنی که در تشکیل پیوند دوگانه دخیل هستند در حالت هیبریداسیون sp قرار دارند. سه پیوند که توسط اوربیتال های هیبریدی تشکیل شده و در یک صفحه با زاویه 120 درجه نسبت به یکدیگر قرار دارند. یک پیوند اضافی از همپوشانی جانبی اوربیتال‌های p غیر هیبریدی تشکیل می‌شود:

طول پیوند دوگانه C=C (0.133 نانومتر) کوتاهتر از طول پیوند منفرد (0.154 نانومتر) است. انرژی یک پیوند دوگانه کمتر از دو برابر انرژی یک پیوند است زیرا انرژی پیوند - کمتر از انرژی - پیوند است.

ایزومرهای آلکن

همه آلکن ها به جز اتیلن ایزومر دارند. آلکن ها با ایزومریسم اسکلت کربن، ایزومری موقعیت پیوند دوگانه، ایزومری بین طبقاتی و فضایی مشخص می شوند.

ایزومر بین طبقاتی پروپن (C3H6) سیکلوپروپان است. با شروع با بوتن (C4H8)، ایزومریسم با موقعیت پیوند دوگانه (بوتن-1 و بوتن-2)، ایزومریسم اسکلت کربن (متیل پروپن یا ایزوبوتیلن)، و همچنین ایزومریسم فضایی (سیس-بوتن-) ظاهر می شود. 2 و ترانس بوتن-2). در ایزومرهای سیس، جانشین‌ها در یک طرف و در ایزومرهای ترانس در دو طرف پیوند دوگانه قرار دارند.

خواص شیمیایی و فعالیت شیمیایی آلکن ها با وجود پیوند دوگانه در مولکول های آنها تعیین می شود. متداول‌ترین واکنش‌ها برای آلکن‌ها عبارتند از افزودن الکتروفیل: هیدروهالوژناسیون، هیدراتاسیون، هالوژناسیون، هیدروژناسیون، پلیمریزاسیون.

واکنش کیفی به پیوند دوگانه - تغییر رنگ آب برم:

نمونه هایی از حل مسائل با موضوع "فرمول آلکن ها"

مثال 1

مثال 2

ساده ترین ترکیبات آلی هیدروکربن های اشباع و غیر اشباع هستند. اینها شامل موادی از کلاس آلکان ها، آلکین ها، آلکن ها هستند.

فرمول آنها شامل اتم های هیدروژن و کربن در یک توالی و کمیت معین است. آنها اغلب در طبیعت یافت می شوند.

تعیین آلکن ها

نام دیگر آنها اولفین ها یا هیدروکربن های اتیلن است. این دقیقا همان چیزی است که این دسته از ترکیبات در قرن هجدهم هنگامی که یک مایع روغنی به نام اتیلن کلرید کشف شد، نامیده شد.

آلکن ها شامل موادی هستند که از عناصر هیدروژن و کربن تشکیل شده اند. آنها متعلق به هیدروکربن های غیر حلقوی هستند. مولکول آنها حاوی یک پیوند دوگانه (غیراشباع) است که دو اتم کربن را به یکدیگر متصل می کند.

فرمول های آلکن

هر دسته از ترکیبات دارای نام شیمیایی خاص خود هستند. در آنها نمادهای عناصر جدول تناوبی نشان دهنده ترکیب و ساختار پیوند هر ماده است.

فرمول کلی آلکن ها به صورت زیر مشخص می شود: C n H 2n، که در آن عدد n بزرگتر یا مساوی 2 است. وقتی رمزگشایی شد، می توان دید که برای هر اتم کربن دو اتم هیدروژن وجود دارد.

فرمول های مولکولی آلکن ها از سری همولوگ با ساختارهای زیر نشان داده می شوند: C 2 H 4، C 3 H 6، C 4 H 8، C 5 H 10، C 6 H 12، C 7 H 14، C 8 H 16 ، C 9 H 18، C10H20. مشاهده می شود که هر هیدروکربن بعدی حاوی یک کربن بیشتر و 2 هیدروژن بیشتر است.

یک نام گرافیکی از محل و ترتیب ترکیبات شیمیایی بین اتم ها در یک مولکول وجود دارد که با فرمول ساختاری آلکن ها نشان داده شده است.با استفاده از میله های ظرفیت، پیوند کربن ها با هیدروژن ها نشان داده شده است.

فرمول ساختاری آلکن ها را می توان به شکل منبسط شده نشان داد، زمانی که تمام عناصر شیمیایی و پیوندها نشان داده شوند. بیان مختصرتر الفین ها ترکیب کربن و هیدروژن را با استفاده از میله های ظرفیت نشان نمی دهد.

فرمول اسکلتی ساده ترین ساختار را نشان می دهد. خط شکسته نشان دهنده پایه مولکول است که در آن اتم های کربن با نوک و انتهای آن نشان داده می شوند و پیوندها نشان دهنده هیدروژن هستند.

نام الفین ها چگونه تشکیل می شود؟

CH 3 -HC=CH 2 + H 2 O → CH 3 -OHCH-CH 3.

هنگامی که آلکن ها در معرض اسید سولفوریک قرار می گیرند، فرآیند سولفوناسیون رخ می دهد:

CH 3 -HC=CH2 + HO−OSO−OH → CH3 -CH3 CH-O−SO 2 -OH.

واکنش با تشکیل استرهای اسیدی، به عنوان مثال، اسید ایزوپروپیل سولفوریک ادامه می یابد.

آلکن ها زمانی که تحت تأثیر اکسیژن سوزانده می شوند و آب و دی اکسید کربن را تشکیل می دهند در معرض اکسیداسیون قرار می گیرند:

2CH 3 -HC=CH 2 + 9O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O.

برهمکنش ترکیبات الفینی و پرمنگنات پتاسیم رقیق به شکل محلول منجر به تشکیل گلیکول ها یا الکل های یک ساختار دو اتمی می شود. این واکنش با تشکیل اتیلن گلیکول و تغییر رنگ محلول نیز اکسیداتیو است:

3H 2 C=CH 2 + 4H 2 O + 2KMnO 4 → 3OHCH-CHOH+ 2MnO 2 +2KOH.

مولکول های آلکن می توانند در فرآیند پلیمریزاسیون با مکانیسم رادیکال آزاد یا کاتیون-آنیون درگیر شوند. در حالت اول، تحت تأثیر پراکسیدها، یک پلیمر از نوع پلی اتیلن به دست می آید.

طبق مکانیسم دوم، اسیدها به عنوان کاتالیزور کاتیونی عمل می کنند و مواد آلی فلزی به عنوان کاتالیزور آنیونی عمل می کنند و یک پلیمر انتخابی استریو آزاد می کنند.

آلکان چیست؟

به آنها پارافین یا هیدروکربن های غیر حلقوی اشباع نیز می گویند. آنها ساختار خطی یا شاخه ای دارند که فقط شامل پیوندهای ساده اشباع شده است. همه نمایندگان این کلاس دارای فرمول کلی C n H 2n + 2 هستند.

آنها فقط حاوی اتم های کربن و هیدروژن هستند. فرمول کلی آلکن ها از تعیین هیدروکربن های اشباع تشکیل می شود.

نام آلکان ها و خصوصیات آنها

ساده ترین نماینده این کلاس متان است. پس از آن موادی مانند اتان، پروپان و بوتان قرار می گیرند. نام آنها بر اساس ریشه عدد در یونانی است که پسوند -an به آن اضافه شده است. نام آلکان ها در نامگذاری IUPAC ذکر شده است.

فرمول کلی آلکن ها، آلکین ها، آلکان ها تنها شامل دو نوع اتم است. از جمله عناصر کربن و هیدروژن می باشد. تعداد اتم های کربن در هر سه کلاس یکسان است، تفاوت فقط در تعداد هیدروژن است که می توان آن را حذف یا اضافه کرد. از آن ترکیبات غیر اشباع به دست می آید. نمایندگان پارافین ها در مولکول خود 2 اتم هیدروژن بیشتر از الفین ها دارند که با فرمول کلی آلکان ها و آلکن ها تأیید می شود. ساختار آلکن به دلیل وجود پیوند دوگانه غیر اشباع در نظر گرفته می شود.

اگر تعداد اتم‌های آب و کربن را در al-cans با هم مقایسه کنیم، آنگاه مقدار آن در مقایسه با سایر کلاس‌های کربن -ro-dov حداکثر خواهد بود.

از متان شروع شده و به بوتان ختم می شود (از C 1 تا C 4)، مواد به صورت گازی وجود دارند.

هیدروکربن های محدوده همولوگ از C 5 تا C 16 به شکل مایع ارائه می شوند. با شروع با یک آلکان، که دارای 17 اتم کربن در زنجیره اصلی است، انتقال از حالت فیزیکی به شکل جامد رخ می دهد.

آنها با ایزومریسم در اسکلت کربن و تغییرات نوری مولکول مشخص می شوند.

در پارافین ها، ظرفیت های کربن به طور کامل توسط کربن ها یا آب های همسایه با تشکیل یک پیوند از نوع σ اشغال شده است. از نقطه نظر شیمیایی، این خواص ضعیف آنها را تعیین می کند، به همین دلیل است که آلکان ها را زغال سنگ محدود یا اشباع می نامند.dovs فاقد میل ترکیبی.

آنها تحت واکنش های جایگزینی مرتبط با هالوژناسیون رادیکال، سولفوکلرینه شدن یا نیتراسیون مولکول قرار می گیرند.

پارافین ها در دمای بالا تحت فرآیند اکسیداسیون، احتراق یا تجزیه قرار می گیرند. تحت تأثیر شتاب دهنده های واکنش، اتم های هیدروژن حذف می شوند یا آلکان ها هیدروژنه می شوند.

آلکین ها چیست؟

به آنها هیدروکربن های استیلن نیز می گویند که دارای پیوند سه گانه در زنجیره کربنی هستند. ساختار آلکین ها با فرمول کلی C n H 2 n-2 توصیف می شود. این نشان می دهد که برخلاف آلکان ها، هیدروکربن های استیلن فاقد چهار اتم هیدروژن هستند. آنها با یک پیوند سه گانه تشکیل شده توسط دو ترکیب π جایگزین می شوند.

این ساختار خواص شیمیایی این کلاس را تعیین می کند. فرمول ساختاری آلکن ها و آلکین ها به وضوح غیر اشباع بودن مولکول های آنها و همچنین وجود پیوند دوگانه (H 2 C꞊CH 2) و سه گانه (HC≡CH) را نشان می دهد.

نام آلکین ها و خصوصیات آنها

ساده ترین نماینده استیلن یا HC≡CH است. به آن اتین نیز می گویند. از نام یک هیدروکربن اشباع می آید که در آن پسوند -an حذف و -in اضافه می شود. در نام آلکین های بلند عدد نشان دهنده محل پیوند سه گانه است.

با دانستن ساختار هیدروکربن های اشباع و غیر اشباع، می توانید تعیین کنید کدام حرف فرمول کلی آلکین ها را نشان می دهد: الف) CnH2n. ج) CnH2n+2; ج) CnH2n-2; د) CnH2n-6. پاسخ صحیح گزینه سوم است.

از استیلن شروع شده و با بوتان ختم می شود (از C2 تا C4)، این مواد در طبیعت گازی هستند.

به شکل مایع، هیدروکربن هایی با محدوده همولوگ از C 5 تا C 17 وجود دارد. با شروع با یک آلکین که دارای 18 اتم کربن در زنجیره اصلی است، انتقال از حالت فیزیکی به شکل جامد رخ می دهد.

آنها با ایزومریسم در اسکلت کربن، در موقعیت پیوند سه گانه، و همچنین تغییرات بین طبقاتی مولکول مشخص می شوند.

از نظر خصوصیات شیمیایی، هیدروکربن های استیلن مشابه آلکن ها هستند.

اگر آلکین ها دارای پیوند سه گانه انتهایی باشند، عملکرد اسید را با تشکیل نمک های آلکینید، به عنوان مثال، NaC≡CNa انجام می دهند. وجود دو پیوند π، مولکول استیلیدین سدیم را به یک هسته دوست قوی تبدیل می کند که تحت واکنش های جانشینی قرار می گیرد.

استیلن در حضور کلرید مس برای تولید دی کلرواستیلن، متراکم شدن تحت اثر هالوآلکین ها برای آزاد کردن مولکول های دی استیلن، در حضور کلرید مس، کلر می شود.

آلکین ها در واکنش هایی شرکت می کنند که اصول آن هالوژناسیون، هیدروهالوژناسیون، هیدراتاسیون و کربونیلاسیون است. با این حال، چنین فرآیندهایی ضعیف تر از آلکن های با پیوند دوگانه هستند.

برای هیدروکربن های استیلن، واکنش های افزودن هسته دوست یک مولکول الکل، آمین اولیه یا سولفید هیدروژن امکان پذیر است.

خواص فیزیکی آلکن‌ها مشابه آلکان‌ها است، اگرچه همه آنها دارای نقطه ذوب و جوش کمی کمتر از آلکان‌های مربوطه هستند. به عنوان مثال، پنتان دارای نقطه جوش 36 درجه سانتیگراد و پنتن-1 - 30 درجه سانتیگراد است. در شرایط عادی، آلکن های C 2 - C 4 گاز هستند. C 5 – C 15 مایعات هستند که از C 16 شروع می شود جامد هستند. آلکن ها در آب نامحلول هستند اما در حلال های آلی بسیار محلول هستند.

آلکن ها در طبیعت کمیاب هستند. از آنجایی که آلکن ها مواد اولیه با ارزشی برای سنتز آلی صنعتی هستند، روش های بسیاری برای تهیه آنها توسعه یافته است.

1. منبع صنعتی اصلی آلکن ها، ترک خوردن آلکان هایی است که بخشی از نفت هستند:

3. در شرایط آزمایشگاهی، آلکن ها با واکنش های حذفی به دست می آیند که در آن دو اتم یا دو گروه اتم از اتم های کربن همسایه حذف شده و پیوند p اضافی تشکیل می شود. چنین واکنش هایی شامل موارد زیر است.

1) کم آبی الکل ها زمانی اتفاق می افتد که با مواد حذف کننده آب گرم شوند، به عنوان مثال با اسید سولفوریک در دمای بالاتر از 150 درجه سانتیگراد:

هنگامی که H 2 O از الکل ها، HBr و HCl از آلکیل هالیدها حذف می شود، اتم هیدروژن ترجیحا از اتم های کربن همسایه که به کمترین تعداد اتم های هیدروژن (از کمترین اتم کربن هیدروژنه شده) متصل است حذف می شود. این الگو را قانون زایتسف می نامند.

3) هالوژن زدایی زمانی اتفاق می افتد که دی هالیدهایی که اتم های هالوژن در اتم های کربن مجاور دارند با فلزات فعال گرم شوند:

CH 2 Br -CHBr -CH 3 + Mg → CH 2 = CH-CH 3 + Mg Br 2.

خواص شیمیایی آلکن ها با وجود پیوند دوگانه در مولکول های آنها تعیین می شود. چگالی الکترونی پیوند p کاملا متحرک است و به راحتی با ذرات الکتروفیل واکنش می دهد. بنابراین، بسیاری از واکنش های آلکن ها بر اساس مکانیسم انجام می شود افزودنی الکتروفیلیک، با نماد A E (از انگلیسی، add electrophilic) مشخص شده است. واکنش های افزودن الکتروفیلیک فرآیندهای یونی هستند که در چند مرحله رخ می دهند.

در مرحله اول، یک ذره الکتروفیل (اغلب این یک پروتون H + است) با الکترون‌های p پیوند دوگانه برهمکنش می‌کند و یک کمپلکس p را تشکیل می‌دهد که سپس با تشکیل یک پیوند s کووالانسی بین آن‌ها به کربوکاتیون تبدیل می‌شود. ذره الکتروفیل و یکی از اتم های کربن:

آلکن پی کمپلکس کربوکاتیون

در مرحله دوم، کربوکاتیون با آنیون X واکنش می دهد و یک پیوند s دوم را به دلیل جفت الکترونی آنیون تشکیل می دهد:

در واکنش های افزودن الکتروفیلیک، یک یون هیدروژن در پیوند دوگانه ای که بار منفی بیشتری دارد به اتم کربن می چسبد. توزیع بار با تغییر چگالی p-الکترون تحت تأثیر جانشین ها تعیین می شود: .

جایگزین‌های اهداکننده الکترون که اثر +I را نشان می‌دهند، چگالی الکترون p را به یک اتم کربن هیدروژنه‌تر منتقل می‌کنند و یک بار منفی جزئی روی آن ایجاد می‌کنند. این توضیح می دهد قانون مارکوفنیکف: هنگام افزودن مولکول های قطبی مانند HX (X = Hal، OH، CN، و غیره) به آلکن های نامتقارن، هیدروژن ترجیحاً به اتم کربن هیدروژنه تر در پیوند دوگانه متصل می شود.

بیایید نمونه های خاصی از واکنش های جمع را بررسی کنیم.

1) هیدروهالوژناسیون. هنگامی که آلکن ها با هالیدهای هیدروژن (HCl، HBr) برهم کنش می کنند، آلکیل هالیدها تشکیل می شوند:

CH 3 -CH = CH 2 + HBr ® CH 3 -CHBr-CH 3 .

محصولات واکنش توسط قانون مارکوفنیکف تعیین می شود.

با این حال، باید تأکید کرد که در حضور هر گونه پراکسید آلی، مولکول های قطبی HX با آلکن ها مطابق قانون مارکوفنیکوف واکنش نمی دهند:

این به دلیل این واقعیت است که حضور پراکسید مکانیسم رادیکالی و نه یونی واکنش را تعیین می کند.

2) آبرسانی هنگامی که آلکن ها با آب در حضور اسیدهای معدنی (سولفوریک، فسفریک) واکنش می دهند، الکل ها تشکیل می شوند. اسیدهای معدنی به عنوان کاتالیزور عمل می کنند و منبع پروتون هستند. اضافه کردن آب نیز از قانون مارکوفنیکف پیروی می کند:

CH 3 -CH = CH 2 + HON ® CH 3 -CH (OH) -CH 3 .

3) هالوژناسیون. آلکن ها آب برم را تغییر رنگ می دهند:

CH 2 = CH 2 + Br 2 ® B-CH 2 -CH 2 Br.

این واکنش برای یک پیوند دوگانه کیفی است.

4) هیدروژناسیون. افزودن هیدروژن تحت تأثیر کاتالیزورهای فلزی رخ می دهد:

که در آن R = H، CH 3، Cl، C 6 H 5، و غیره. مولکول CH 2 =CHR مونومر نامیده می شود، ترکیب حاصل را پلیمر می نامند، عدد n درجه پلیمریزاسیون است.

پلیمریزاسیون مشتقات مختلف آلکن باعث تولید محصولات صنعتی با ارزش می شود: پلی اتیلن، پلی پروپیلن، پلی وینیل کلراید و غیره.

علاوه بر افزودن، آلکن ها نیز تحت واکنش های اکسیداسیون قرار می گیرند. در طی اکسیداسیون خفیف آلکن ها با محلول آبی پرمنگنات پتاسیم (واکنش واگنر)، الکل های دی هیدریک تشکیل می شوند:

ZSN 2 =CH 2 + 2KMn O 4 + 4H 2 O ® ZNOSN 2 -CH 2 OH + 2MnO 2 ↓ + 2KOH.

در نتیجه این واکنش، محلول بنفش پرمنگنات پتاسیم به سرعت تغییر رنگ داده و یک رسوب قهوه ای اکسید منگنز (IV) رسوب می کند. این واکنش، مانند واکنش رنگ زدایی آب برم، برای پیوند دوگانه کیفی است. در طی اکسیداسیون شدید آلکن ها با محلول در حال جوش پرمنگنات پتاسیم در یک محیط اسیدی، پیوند دوگانه با تشکیل کتون ها، اسیدهای کربوکسیلیک یا CO 2 به طور کامل شکسته می شود، به عنوان مثال:

بر اساس محصولات اکسیداسیون، موقعیت پیوند دوگانه در آلکن اصلی را می توان تعیین کرد.

مانند سایر هیدروکربن ها، آلکن ها می سوزند و با هوای فراوان، دی اکسید کربن و آب را تشکیل می دهند:

C n H 2 n + Zn / 2O 2 ® n CO 2 + n H 2 O.

هنگامی که هوا محدود است، احتراق آلکن ها می تواند منجر به تشکیل مونوکسید کربن و آب شود:

C n H 2n + nO 2 ® nCO + nH 2 O.

اگر یک آلکن را با اکسیژن مخلوط کنید و این مخلوط را روی یک کاتالیزور نقره ای که تا دمای 200 درجه سانتیگراد گرم شده است عبور دهید، یک اکسید آلکن (اپوکسی آلکان) تشکیل می شود، به عنوان مثال:

در هر دما، آلکن ها توسط ازن اکسید می شوند (ازن عامل اکسید کننده قوی تری نسبت به اکسیژن است). اگر گاز ازن از محلول یک آلکن در متان تتراکلرید در دمای کمتر از دمای اتاق عبور داده شود، یک واکنش اضافه رخ می دهد و ازونیدهای مربوطه (پراکسیدهای حلقوی) تشکیل می شود. ازونیدها بسیار ناپایدار هستند و می توانند به راحتی منفجر شوند. بنابراین ، آنها معمولاً جدا نمی شوند ، اما بلافاصله پس از تولید با آب تجزیه می شوند - این ترکیبات کربونیل (آلدئیدها یا کتون ها) تولید می کند که ساختار آن نشان دهنده ساختار آلکن است که در معرض ازن قرار گرفته است.

آلکن های پایین تر مواد اولیه مهم برای سنتز آلی صنعتی هستند. اتیل الکل، پلی اتیلن و پلی استایرن از اتیلن تولید می شوند. پروپن برای سنتز پلی پروپیلن، فنل، استون و گلیسیرین استفاده می شود.

آلکن ها ( الفین ها) هیدروکربن هایی هستند که مولکول های آنها حاوی اتم های کربن متصل به یکدیگر است دو برابرارتباط ( هیدروکربن های غیر اشباع از سری اتیلن).ساده ترین نماینده است اتیلن C 2 H 4، فرمول کلی سری همولوگ هیدروکربن های اتیلن Cn H 2n است (برای n ≥ 2).

نظام عناوینالفین ها از ریشه نام آلکان ها با جایگزینی پسوند - مشتق شده اند. en → – en:

نام های سنتی نیز با جایگزینی پسوند حفظ می شوند - enبر - ایلن: C 2 H 4 - اتیلن، C 3 H 6 - پروپیلن، C 4 H 8 - بوتیلن. استفاده از عنوان آمیلنبرای آلکن C5H10 توصیه نمی شود.

موقعیت پیوند دوگانه C=C در ایزومرهای ساختار (با شروع از آلکن C4) با عدد نشان داده می شود. بعد ازعناوین:

رادیکال اتیلن - اتنیل CH 2 = CH - معمولا نامیده می شود وینیل،پروپن - پروپنیل CH 2 = CH - CH 2 - نامیده می شود آلیل

نوع دیگری از ایزومریسم در هیدروکربن های غیر اشباع، علاوه بر ایزومری ساختاری، به این دلیل رخ می دهد که اتم های کربن تشکیل دهنده یک پیوند دوگانه در حالت sp 2 -hybrid هستند. جزء σ پیوند دوگانه C=C و پیوند σ C-H در یک صفحه با زاویه 120 درجه نسبت به یکدیگر قرار دارند و جزء π پیوند دوگانه C=C یک ابر الکترونی است. در جهت عمود بر صفحه پیوندهای o کشیده شده است. پیامد این ساختار آلکن ها این امکان است ایزومری هندسی(یا ایزومریسم سیس ترانس)بسته به موقعیت جانشین ها (اتم ها یا رادیکال ها):

(cis- از لات "نزدیک، در یک طرف" ترنس- از لات "مقابل، در طرف های مختلف").

آلکن های C 2 - C 4 در دمای اتاق گازهای بی رنگ با بوی ضعیف روغن هستند که کمی در آب محلول هستند. آلکن های C 5 – C 18 مایع هستند، آلکن های C 19 و بالاتر جامد هستند.

مهم ترین خواص شیمیایی آلکن ها با این واقعیت مشخص می شود که به دلیل استحکام کمتر پیوند π (در مقایسه با پیوند σ)، به راحتی شکسته می شود و در نتیجه واکنش هایی ایجاد می شود. الحاقو ترکیبات آلی اشباع تشکیل می شود. به عنوان یک قاعده، چنین واکنش هایی در شرایط ملایم، اغلب در سرما و در حلال ها، مانند آب، تتراکلرید کربن CCl 4 و غیره رخ می دهد:

برهمکنش آلکن ها با هیدروژن برومید به طور مشابه انجام می شود:

افزودن هالیدهای هیدروژن به نامتقارنآلکن ها از نظر تئوری می توانند منجر به دومحصولات:

مطابق با قانون مارکوفنیکف،افزودن هالیدهای هیدروژن به آلکن های نامتقارن به گونه ای پیش می رود که هیدروژن به اتم کربنی هدایت می شود که قبلاً دارای تعداد بیشتری اتم هیدروژن است. در واکنش فوق، محصول 2-یدوپروپان CH 3 CH(I)CH 3 خواهد بود.

طبق قاعده مارکوفنیکوف، آن نیز رخ می دهد واکنش هیدراتاسیون،یعنی واکنش افزودن آب در حضور اسید سولفوریک. در دو مرحله رخ می دهد:

الف) ابتدا اسید آلکیل سولفوریک تشکیل می شود، یعنی H 2 SO 4 به آلکن اضافه می کند:

ب) سپس هیدرولیز برگشت ناپذیر آن رخ می دهد:

آلکن ها محلول پرمنگنات پتاسیم را در سرما در یک محیط خنثی رنگ می کنند و در نتیجه تشکیل می شوند. گلیکول ها(الکل های دی هیدریک):

آلکن ها قادر به تشکیل هستند واکنش های پلیمریزاسیون:

واکنش های کیفی به آلکن ها – سفید کردنآب برم و محلول KMnO 4 (معادلات واکنش، به بالا مراجعه کنید).

آلکادین ها– هیدروکربن های غیر اشباع که مولکول های آن دارای دو پیوند C=C است. فرمول کلی آلکادین ها CnH 2n-2 (n≥ 3) است، فرمول با فرمول آلکین ها مطابقت دارد.

مثال ها:

دین های مزدوج از اهمیت عملی بالایی برخوردار هستند که در مولکول های آنها پیوندهای C=C توسط یک پیوند C-C از هم جدا می شوند:

دیوینیلو ایزوپرن- نام های سنتی

دیوینیل یک گاز بی رنگ است که به راحتی مایع می شود (در -4.5 درجه سانتیگراد)، ایزوپرن یک مایع با جوش کم (34.1 درجه سانتیگراد) است.

آلکادین ها نیز تحت همین واکنش قرار می گیرند الحاقمانند آلکن ها. دین های مزدوج دارای خواص ویژه ای هستند، به ویژه در واکنش های افزودنی. آنها 1،4 محصول اضافی را با یک پیوند دوگانه در وسط تشکیل می دهند:

آلکادین ها قادر به پلیمریزاسیون برای تشکیل هستند لاستیک ها:

لاستیک پلی متیل بوتادین پلیمری است که در طبیعت وجود دارد (لاستیک طبیعی) و لاستیک پلی بوتادین به صورت مصنوعی تولید می شود (S.V. Lebedev, 1932) و نامیده می شود. لاستیک مصنوعی

اعلام وصول:برای آلکن ها در صنعتاز روش هیدروژن زدایی کاتالیزوری آلکان ها استفاده کنید:

که در آزمایشگاه هاآلکن ها دریافت می کنند:

1)کم آبی الکل ها(حذف آب از الکل):

2)هیدروهالوژناسیون- حذف هالید هیدروژن از مشتقات مونو هالوژن تحت تأثیر محلول قلیایی الکلی:

3)هالوژن زدایی- حذف هالوژن ها از مشتقات دی هالوژن، که در آن اتم های هالوژن در اتم های کربن همسایه قرار دارند:

صنعتیبدست آوردن دیوینیل:

1) هیدروژن زدایی بوتان:

2) روش لبدف- حذف همزمان آب و هیدروژن از اتانول روی کاتالیزور (ZnO/Al2O3):

آلکن‌ها برای سنتز آلی، تولید پلاستیک، سوخت‌های موتور مصنوعی، هیدروکربن‌های دی ان مواد اولیه در سنتز صنعتی لاستیک‌ها استفاده می‌شوند.

آلکین ها

آلکین ها هیدروکربن هایی با سه گانهپیوند C≡C در مولکول ها ( هیدروکربن های غیر اشباع از سری استیلن).ساده ترین نماینده این سری استیلن C 2 H 2، فرمول کلی آلکین ها است C n H 2n-2(برای n ≥ 2).

اسامی ساده ترین آلکین ها:

C 2 H 2 - اتین (به طور سنتی: استیلن)

C 3 H 4 - پروپین (متیل استیلن)

C 4 H 6 - بوتین

ایزومرهای بوتین:

استیلن، پروپین و بوتین-1 گازهای بی رنگ در دمای اتاق هستند، بوتین-2 مایعی با جوش کم با بوی خفیف "اثیری" است.

در آلکین ها، اوربیتال های اتمی کربن در پیوند سه گانه دارند sp-هیبریداسیون (ساختار خطی). وجود دو پیوند π خواص شیمیایی آنها را مشخص می کند، به ویژه توانایی بالای آنها برای انجام واکنش های افزودن مرحله ای هیدروژن، کلر، برم، هالیدهای هیدروژن و آب:

(افزودن HCl به کلرواتن طبق قانون مارکوفنیکوف اتفاق می افتد؛ کلرواتن به طور سنتی نامیده می شود. وینیل کلریدیا وینیل کلرید)؛

ز) واکنش کوچروف(هیدراتاسیون روی کاتالیزور)

در چرخه سازیاستیلن بنزن تولید می کند:

وینیل کلرید فوق قابلیت پلیمریزاسیون را دارد:

پلی وینیل کلراید (PVC) یک پلیمر، پایه پلاستیک، الیاف و فیلم است که در تولید لوله، چرم مصنوعی، عایق الکتریکی و مواد فوم استفاده می شود.

واکنش های کیفی:

1) برای آلکین های هر ساختار - تغییر رنگ محلول KMnO 4، اغلب زنجیره کربن در محل پیوند سه گانه شکسته می شود (مقایسه با آلکن ها).

2) به آلکین ها با پیوند سه گانه پایانی - جایگزینی اتم هیدروژن انتهایی با مس (I) با تشکیل یک رسوب قرمز روشن:

اعلام وصول: V صنعتاستیلن قبلاً از هیدرولیز دی کاربید کلسیم (استیلنید) بدست می آمد:

(بوی ناخوشایند "کاربید" گاز ناشی از ناخالصی ها، عمدتا فسفین PH 3 است).

روش مدرن - پیرولیز(تجزیه حرارتی) متان:

که در آزمایشگاه هابرای به دست آوردن استیلن و همولوگ های آن، از برهمکنش مشتقات دی هالوژن آلکان ها با قلیاها در محلول الکلی هنگام گرم شدن استفاده کنید:

(شرط اجباری این است که اتم های هالوژن باید در اتم های کربن همسایه قرار گیرند). این واکنش می تواند در یک مرحله (همانطور که در بالا نشان داده شده است) انجام شود، اما اغلب در دو مرحله:

آلکین ها، به ویژه استیلن، به عنوان مواد اولیه در صنایع شیمیایی برای بسیاری از سنتزهای آلی استفاده می شوند. علاوه بر این، استیلن به دلیل ارزش حرارتی بالای احتراق آن:

برای جوشکاری و برش خودکار فلزات استفاده می شود.

عرصه ها

آرناها هیدروکربن های غیر اشباع هستند که می توان آنها را مشتقاتی از ساده ترین آنها در نظر گرفت - بنزن C 6 H 6 . فرمول کلی هیدروکربن های سری همولوگ بنزن Cn H 2n-6 است (برای n≥ 6).

در یک مولکول بنزن، تمام اتم های کربن در هیبریداسیون sp 2 قرار دارند، هر اتم کربن به هم متصل است. یک هواپیماσ با دو اتم کربن دیگر و یک اتم هیدروژن پیوند دارد. اتم کربن هنوز ابری از الکترون چهارم ظرفیت دارد عمود برسطح. این ابرها در تشکیل یک پیوند π شرکت می کنند و نه سه پیوند π جداگانه در مولکول تشکیل می شود (همانطور که قبلاً تصور می شد، به فرمول Kekule، 1865 مراجعه کنید)، بلکه یک پیوند π شش مرکزی (C6) منفرد تشکیل می شود. (همه اتم ها معادل هستند):

فرمول Kekule اغلب در مواردی استفاده می شود که لازم است روند یک واکنش را با وضوح بیشتری نشان دهیم. حلقه بنزنج 6; تصویر او:

در هر دو فرمول، اتم های C حلقه و اتم های H که در واکنش شرکت نمی کنند حذف شده اند (برای اختصار). چند همولوگ ساده بنزن:

رادیکال بنزن C 6 H 5 نامیده می شود فنیل،رادیکال تولوئن C 6 H 5 CH 2 - بنزیل

بنزن و نزدیکترین همولوگ های آن مایعات بی رنگ، اما با بوی مشخص و دارای طیف وسیعی از حالت های مایع هستند. آنها عملا در آب نامحلول هستند، اما به خوبی با یکدیگر و با حلال های آلی دیگر مخلوط می شوند. بخار بنزن بسیار سمی است.

بنزن علیرغم غیراشباع بودن رسمی آن، در برابر حرارت و اکسیداسیون بسیار مقاوم است (در همولوگ های بنزن، فقط زنجیره جانبی اکسید شده است). واکنش های مشخصه بنزن عبارتند از جایگزینی:

آ) نیتراسیوندر حضور اسید سولفوریک غلیظ در سرما:

ب) هالوژناسیوندر حضور هالیدهای آهن (III):

V) آلکیلاسیوندر حضور کلرید آلومینیوم:

خاصیت اشباع نشدن خاص بنزن و همولوگ های آن با این خواص شیمیایی نشان داده می شود و به آن ویژگی «آروماتیک» می گویند.

در مشتقات بنزن، اتم یا گروهی که جایگزین هیدروژن حلقه می شود و خود حلقه بنزن بر یکدیگر تأثیر می گذارند. با توجه به ماهیت تأثیر، آنها متمایز می شوند:

1) جایگزین های نوع اول - CI، Br، I، CH 3، CnH 2n+1، OH و NH 2. آنها واکنش های جایگزینی بیشتر را تسهیل می کنند و جانشین دوم را به سمت خود هدایت می کنند ارتو-(o- یا 2-) موقعیت و در جفت- (پموقعیت ‑ یا 4‑) [به خاطر داشته باشید: Oدهان – Oکلو، پآرا – پمقابل]، به عنوان مثال:

2) جایگزین های نوع دوم - NO 2، C(H)O، COOH و CN. آنها مانع از واکنش های جایگزینی بیشتر می شوند و جایگزین دوم را به سمت آن هدایت می کنند متا (مترموقعیت ‑ یا 3‑) به عنوان مثال:

بدیهی است که دو نفر هستند ارتو-موقعیت در کنار اولین جایگزین X، دو متا-موقعیت هایی که با یک کربن حلقه از اولین جانشین جدا می شوند و فقط یک جفتموقعیت از طریق دو اتم کربن حلقه بنزن:

قبلاً ذکر شده بود که بنزن در برابر اکسیداسیون حتی زمانی که در معرض عوامل اکسید کننده قوی قرار می گیرد مقاوم است. همولوگ های بنزن با رادیکال یک طرف واکنش می دهند اکسیداسیونتنها به دلیل رادیکال؛ در این حالت، طول آن هر چه که باشد، کل زنجیره جدا می شود، به جز نزدیکترین اتم کربن به حلقه (یک گروه کربوکسیل ایجاد می کند):

در شرایط سخت، بنزن واکنش نشان می دهد الحاق:

استایرن C 6 H 5 –CH=CH 2 مانند اتیلن به راحتی پلیمریزه می شود:

پلی استایرن– پلاستیک ترموپلاستیک (ترموپلاستیک)، یک ماده شفاف که در دمای بالای 80 درجه سانتی گراد نرم می شود. برای ساخت عایق سیم های برق، ظروف یکبار مصرف و توده بسته بندی (فوم پلاستیکی) استفاده می شود.

اعلام وصولآرن ها – آروماتیزاسیون هیدروکربن های آلیفاتیک و آلی حلقوی موجود در فراکسیون های بنزین نفت یا لیگنیت:

1) هیدروژن زدایی:

2) چرخه زدایی آب:

3) سه گانه سازیاستیلن (روش قدیمی):

بنزن و همولوگ های آن به عنوان حلال های کم قطب (برای لاستیک، رزین های لاک الکل، پلیمرها) و مواد خام در سنتز آلی استفاده می شوند.