Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Органическая химия. Учебное пособие для СПО
.pdf
Физические свойства алкенов
Плохо растворимы в воде.
С2Н4…С4Н8 С5Н10… С16Н
32 >С17Н34
…
газы жидкости твердые вещества
Химические свойства алкенов
Для алкенов характерна большая реакционная способность
за счет двойной связи (легко разрушается π-связь).
1. Реакции присоединения:
\ / │ │
С ═ С + XY
→
─C─C─
/ \ │ │
X Y
а) гидрирование (присоединение Н2)
о
Pt(Ni)С,150
CН2 ═СН2 + Н2
→
СН3─СН3
этен этан
б) галогенирование (F
1
СН3 ─2СН═3СН─4СН3 + Br
2, Cl2
, Br2, J2)
→
2
1CН3 ─2СН─3СН─4СН3
бутен –2 бромная │ │
вода Br Br
2,3-дибромбутан
Проводится как качественная реакция (обесцвечивание бромной
воды);
в) гидрогалогенирование (НCl, НBr, НJ, НF)
3
СН3─2СН═1СН2 + HBr
пропен
→
CН3 – СН – СН3
│
Br
2-бромпропан
Механизм присоединения – по правилу Марковникова: при при-
соединении веществ типа НХ (Х = Наl, ОН и т. д.) к несимметричным
21
алкенам атом водорода присоединяется к наиболее гидрогенизированному атому углерода у кратной связи;
г) гидратация (присоединение Н2О):
SO
СН2═СН2 + Н2О
Ht,
4
2
→
СН3─СН2ОН
этен этанол (первичный спирт)
SO
3
СН3─2СН═1СН2 + Н2О
Ht,
4
2
→
3СН3─2СН─1СН3
пропен │
ОН
пропанол-2(вторичный спирт)
2. Реакции окисления:
а) горение
t
С2Н4 + 3О2
→
2CО2 + 2Н2О
б) взаимодействие с кислородом в присутствии катализатора (об-
разуются эпоксиды)
o
→
2CН2─СН2
2СН2═СН2 + О
Ag,200
2
\ /
O
эпоксиэтан (этиленоксид)
в) неполное окисление под действием окислителей (KMnO4,
K2Cr2O7)
СН2═СН2 + [О] + НОН
→
СН2─СН2
(KMnO4) │ │
ОН ОН
этандиол –1,2 (этиленгликоль)
Раствор KMnO4 обесцвечивается. Это качественная реакция на
непредельные углеводороды (реакция Вагнера).
3. Реакция полимеризации. Процесс полимеризации открыт
А.М. Бутлеровым. Полимеризацией называется процесс соединения
одинаковых молекул (мономеров), протекающий за счет разрыва
кратных связей с образованием высокомолекулярного соединения
(полимера):
22
ktP,t,
…+ СН2═СН2 + СН2═СН2 + …
ktP,t,
n CH2═CH
2
→
( - CH2 – CH2 - ) n
→
…─СН2─СН2─СН2─СН2─ …
мономер (этилен) полимер (полиэтилен)
n – степень полимеризации.
Получение алкенов
В промышленности:
1. Крекинг алканов.
2. Дегидрирование алканов (проводится при высоких температу-
рах в присутствии катализаторов К2О, Cr2O3, Al2O3).
CnH
2n+2
CН3─СН─СН3
→
CnH2n
→
+ H2
СН2═С─СН3 + Н2
│ │
СН3 СН3
В лаборатории:
1. Дегидратация спиртов при нагревании в присутствии
катализаторов (H2SO4, H3PO4, Al2O3, ZnCl2):
CH2–CH2
170
о
SO
HС,
4
2
→
CH2=CH2 + H2O
| |
H OH
Атом водорода отщепляется от наименее гидрогенизированного
атома углерода (правило Зайцева).
2. Дегидрогалогенирование моногалогеналканов (по правилу
Зайцева):
СН3 СН3
| |
t
CН3─СН─C–СН3 + KOH
→
СН3–СH=C–СН3 + KCl + Н2O
| | (спиртовой 2-метилбутен-2
H Cl раствор)
2-метил-2-хлорбутан
23
2. Дегалогенирование дигалогеналканов действием Zn или MgO.
t
CН3─СН–СН2 + Zn
→
СН3–СH=СН2 + ZnBr2
| | пропен-1
Br Br
1,2-дибромпропан
Применение этилена
─СН─СН2─ (─СН2─СН2─)n
│ полиэтилен
С6Н
полистирол
5 n
С2Н5─О─С2Н5
диэтиловый эфир
С2Н5ОН
С6Н5─СН═СН2 этанол
С2Н4
СН2═СН─СН═СН2
СН2─ОН дивинил
│
СН2─ОН С2Н5Сl CH2Cl─CH2Cl
хлорэтан дихлорэтан
каучук
растворители
Природный каучук, его строение и свойства
Каучуки – природные или синтетические продукты полимериза-
ции некоторых диеновых углеводородов с сопряженными связями.
Физические свойства:
а) эластичность – способность восстанавливать форму;
б) непроницаемость для воды и газов.
Виды каучуков:
– натуральный каучук – сок дерева гевея («гао гоу» – слезы
дерева). Формула (─СН2─С═СН─СН2─) n
│
СН
3
24
– бутадиеновый каучук (─СН2─СН═СН─СН2─) n
Каучуки
– изопреновый каучук (─СН2─С═СН─СН2─) n
│
CH3
Применение:
Шины Обувь, ткани
Строительные Ленты, ремни,
материалы трубки
Электротехника
Задача 1.6. Написать уравнения реакций, с помощью которых
можно осуществить превращения
1-хлорбутан → бутен-1 → 2-хлорбутан.
Решение
1. Проведем реакцию дегидрохлорирования
1
СН2Сl─2CH2─3CH2─4CH3
+ t, спирт КОН,
→
1CH2═2CH─3CH2─4CH3 +
КCl + Н2О
бутен-1
2. Полученный бутен-1 подвергнем гидрохлорированию.
Согласно правилу Марковникова водород присоединится к наиболее
гидрогенизированному атому углерода [7]:
1
CH2═2CH─3CH2─4CH3 + НСl
→
1CH3─2CHCl─3CH2─4CH3
2-хлорбутан
Задача 1.7. Алкен н-строения содержит двойную связь при
первом углеродном атоме. Образец этого алкена массой 0,7 г
присоединил бром массой 1,6 г. Определить формулу алкена и
назвать его.
Решение
1. Обозначим формулу алкена СnH2n и запишем уравнение
реакции
nH2n
+ Br2
С
→
СnH2nBr2.
25
2. Найдем количество вещества брома, вступившего в реакцию:
=+=⋅+⋅=
m
M
2
2
)n(Br
2
1,6
)(Br
160
)(Br
===
0,01
моль.
3. По уравнению реакции n(CnH2n) = n(Br2).
Следовательно, n(CnH2n) = 0,01 моль.
4. Найдем молярную массу алкена:
M
m
)(C
H
2n
n
n
)H(C
2nn
)(C
H
2n
n
0,7
0,01
70
===
г/моль.
5. Молярную массу алкена представим в виде
14n2n12n2nMnMМ
H
2n
n
(H)(C))(C
или 14n = 70.
Отсюда n = 5 – число атомов углерода.
Следовательно, формула алкена С5Н10.
Ответ: С5Н10, пентен-1.
Задача 1.8. При дегидрировании этана объемом 89,6л (н.у.) с
выходом 80 % получили этилен. Какой объем растворителя может
быть получен из этого этилена? Плотность 1,2-дихлорэтана принять
равной 1,24 г/мл.
Решение
1. Запишем реакцию дегидрирования этана:
Ptt,
С2Н6
→
С2Н4 + Н2↑
2. Найдем количество вещества С2Н6:
V
(C
V
M(C
2
2
)Hn(C
62
89,6
)6H
22,4
)6H
===
4
моль.
3. По уравнению
n(С2Н4) = n(С2Н6) = 4 (моль).
4. Найдем количество вещества С2Н4 с учетом выхода (80 %):
n(С2Н4)
= n(С2Н4)·η = 4· 0,8 = 3,2 моль.
пр.
26
5. Запишем уравнение реакции получения 1,2-дихлорэтана (1,2-
σ
ДХЭ):
СН2═СН2 + Сl2
По уравнению n
→
CH2Cl─CH2Cl.
(1,2-ДХЭ)
=
Cn H
= 3,2моль.
42
6. Найдем массу 1,2-ДХЭ:
m
(1,2-ДХЭ)
= n
(1,2ДХЭ)
· М
(1,2ДХЭ)
= 3,2 · 99 = 316,8 г.
7. Найдем объем растворителя 1,2-ДХЭ:
V
ДХЭ)(1,2
−
Ответ: V
m
(1,2-ДХЭ)
316,8
255,5
===
ρ
1,24
мл.
= 255,5 мл.
1.5. АЛКИНЫ
Алкины – это УВ, в молекулах которых два атома углерода нахо-
дятся в состоянии sp-гибридизации и связаны друг с другом тройной
связью ─С≡С─ (табл. 1.3) [6].
C 2s22р2
12
↑↓
↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑
hν
→
12C
* 2s12р3
+ →
1800
Смешиваются 1s- и 1р-электронные облака (sp-гибридизация).
Образуются два sp-гибридных облака (под углом 180о). Электронные
облака, не участвующие в гибридизации, взаимно перпендикулярны.
Строение молекулы ацетилена (этина) С2Н2:
π
Н
σ
σ
Н
π
π
σ σ σ
Н─С ≡ π С─Н
π
27
Молекулярная
формула алкина СnH
Гомологический ряд алкинов
Название алкина
Международная
2n-2
номенклатура
Таблица 1.3
Рациональная
номенклатура
С2Н2
С3Н
С4Н6
С5Н8
4
Физические свойства алкинов
Этин
Пропин
Бутин
Пентин
Ацетилен
Метилацетилен
Этилацетилен
Пропилацетилен
Плохо растворимы в воде.
С2Н2… С4Н6 C5H8… С15Н28 С16Н30…
газы жидкости твердые вещества
Химические свойства алкинов
Алкины обладают еще большей реакционной способностью, чем
алкены.
1. Реакции присоединения:
а) гидрирование (происходит ступенчато)
о
PdPt,,150
СН≡СН + Н2
СН2═СН2 + Н2
или СН≡СН + 2Н2
→
о
→
→
СН3─СН
СН2═СН2
PdPt,,150
СН3─СН3
3
б) галогенирование
1
СН≡2С─3СН2─4СН3 + Br
2
→
1
CH═2C─3CH2─4CH3
бутин-1 │ │
Br Br
1,2-дибромбутен-1
28
Br Br
CH═C─CH2─CH3 + Br2
→
CH – C – CH2 – CH3
│ │ │ │
Br Br Br Br
1,1,2,2-тетрабромбутан
Бромная вода обесцвечивается – качественная реакция;
в) гидрогалогенирование ( по правилу Марковникова)
СН≡СН + HCl
++
Hg,Cu
→
СН2═СНСl
+HCl
→
CH3─CHCl2
хлорэтен 1,1-дихлорэтан
(винилхлорид)
г) гидратация
O
//
+2
Hg
СН≡СН + НОН
→
[ СН2═СН ]
→
CH3–C─Н
│
OH
виниловый спирт этаналь
(неустойчив) (уксусный альдегид,
ацетальдегид)
Гомологи ацетилена образуют кетоны (реакция Кучерова).
+2
Hg
СН≡С─СН3 + НОН
→
[CH2═C─CH3] → CH3 – C – CH3
│ ║
OH O
пропанон (ацетон)
2. Реакции окисления:
а) горение 2С2Н2 + 5О2
б) неполное окисление (КМnO
t
→
4СО2 + 2Н2О;
, К2Сr2O7)
4
29
О
//
С─ ОН
СН≡СН + 4[O] → │
С ─ ОН
\\
О
этандионовая (щавелевая) кислота
КМnO4 обесцвечивается – качественная реакция.
3. Полимеризация – образуются димеры, тримеры, циклические,
полимеры:
а) НС≡СН + НС≡СН
→
СН2═СН─С≡СН
винилацетилен
о
б) реакция Зелинского 3НС≡СН
400
СС,
→
бензол
4. Реакции замещения:
жидкийNH
3
2СН≡СН + 2Na
→
2HC≡CNa + H2↑
ацетиленид Na
Реакция замещения отличает алкины от других непредельных уг-
леводородов.
Получение алкинов
В промышленности – термическое разложение природного газа
или УВ:
о
С
1500
1200
→
СН≡СН + 3Н2
о
С
→
С2 Н2 + 2Н2
2СН4
С2Н6
В лаборатории – гидролиз карбида кальция (Велер):
СаС
+ 2Н2О → Са(ОН)2 + С2Н2↑
2
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]