Материал для уроков химии «Алкены: строение, свойства, применение»

Алкены СnH2n,sp2 гибридизация, плоское строение (непредельные соединения)

Нерастворимы в воде и легче ее, взрывоопасны

Хим. св-ва: горение, присоединение, полимеризации, окисления. Обесцвечивают растворы марганцовки (перманганата калия) и бромной воды (Br2).

Уравнения реакций, характеризующих химические свойства алкенов

1. Реакции присоединения

Запомните! Реакции замещения свойственны алканам и высшим циклоалканам, имеющим только одинарные связи, реакции присоединения – алкенам, диенам и алкинам, имеющим двойные и тройные связи.

- гидрирование CH2 = CH2 + H2 → CH3–CH3

- галогенирование CH2 = CH2 + Br2 → CH2Br–CH2Br

(обесцвечивание растворов галогенов)

-гидрогалогенированиеCH2 = CH2 +HCl → CH3–CH2Cl

- гидратация CH2 = CH2 +H2O → CH3–CH2OH

Правило Марковникова! CH2=CH-CH3+ HСl →CH3-CHCl-CH3

Против правила Марковникова - если реакцию вести в присутствии H2O2 или двойная связь сопряжена с электроакцепторными заместителями (-NO2, - CHO, - COOH, - SO3H, --Cl, -I, -Br, -F)

CH2=CH-CH3 + HCl→ CH2Cl – CH2 – CH3 (kt – H2O2)

CH2=CH-CH2F+ HСl → CH2Cl – CH2 – CH2F

2. Реакция полимеризации

nCH2 = CH2 (этен, этилен) → (– CH2 – CH2–)n - (полиэтилен)

Катализаторами являются кислород воздуха и органические перекиси, механизм реакции радикальный.

3.Алкены горят C2H4 + 3O2 ––> 2CO2 + 2H2O

4. Реакция окисления раствором перманганата калия KMnO4(обесцвечивание)

а) в нейтральной cредеполучают гликоли – двухатомные спирты

б) окисление перманганатом калия в кислой среде идет сообразованием кислот, кетонов, углекислого газа, а также окисление этилена кислородом воздуха.

Окись этилена

2CH2=CH2 + O2 → 2CH3CHO – ацетальдегид на кат. PdCl2 –каталитическое окисление

5. Реакции замещения для алкенов не являются характерными. Однако при высоких температурах (свыше 400 ° C) реакции радикального присоединения, что носят обратимый характер, и подавляются. В этом случае становится возможным провести замещение атома водорода, находящегося в аллильном положении при сохранении двойной связи

CH2=CH–CH3+Cl2→CH2=CH–CH2Cl+HCl

Получение алкенов.

1. Основным   промышленным   источником   алкенов  служиткрекинг алканов, входящих в состав нефти: С8Н18 → С4Н10 + С4Н8

Крекинг протекает по свободнорадикальному механизму при высоких температурах (400-700 °С).

2. Другой промышленный способ получения алкенов -    дегидрирование алканов:

С3Н8→С3Н6+ Н2(kt, t0)

3. Гидрирование алкинов и алкадиенов

CH ≡ CH + H2→ CH2 =CH2

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

4. В лабораторных условиях алкены получают по реакциям отщепления (элиминирования).

1) дегидратация спиртов происходит при их нагревании с водоотнимающими средствами, например с конц. серной кислотой при температуре выше 140 °С:

СН3-СН2-ОН→СН2=СН2+ Н2О

СН3-СН2-СH(OH)-СН3→СН3 – CH=CH – CH3 + H2O

2) отщепление галогеноводородов  проводят  при  действии спиртовых растворов щелочей на моноалкилгалогениды:

СН3-СН2-СНВr-СН3+ КОН→СН3-СН=СН-СН3+ КВr + Н2О

При отщеплении Н2O от спиртов, НВr и HCl от алкилгалогенидов атом водорода преимущественно отщепляется от того из соседних атомов углерода, который связан с наименьшим числом атомов водорода (от наименее гидрогенизированного атома углерода). Эта закономерность носит название правила Зайцева.

3) дегалогенирование происходит при нагревании дигалогенидов, имеющих атомы галогена у соседних атомов углерода, с активными металлами:

CH2Br-CHBr-CH3 + Mg → СН2=СН-СН3 + MgВr2.