Вопрос 2.Свойства, получение и применение непредельных углеводородов. Правило Марковникова

 

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.

 

Физические свойства алкинов

Ацетилен – газ легче воздуха, мало растворим в воде, в чистом виде почти без запаха. Изменения физических свойств углеводородов ряда ацетилена (так же как у алканов и алкенов) подчиняются общим закономерностям: при увеличении относительной молекулярной массы повышается температура кипения веществ.

 

Химические свойства алкенов

I. Реакции присоединения.

1. гидрирование

                                            1      2      3               

CH₂=CH – CH₃ + H – H à CH₃ – CH₂ – CH₃

пропилен                            пропан

                                                                  

2. галогенирование

                                               1     2     3               

CH₂=CH – CH₃ + Br – Br à 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 à 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 à CH₂ – CH – CH₃

                                                           |                  

                                                          OH                        

пропилен                            пропанол-2 (вторичный пропанол)            

                                                                  

II. Реакции окисления.

1. горение

                  t⁰

C₂H₄ + 3 O₂ à 2 CO₂ + 2 H₂O

                                         

 

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

                          t⁰, Ag

2 CH₂=CH₂ + O₂ ––à2 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 ––––––––à HO – CH₂ – CH₂ – OH

                                                                       этиленгликоль (этандиол-1,2)

 

                                                             KOH

3 C^-2H₂=C^-2H₂ + 2 KMn⁺⁷O₄ + 4 H₂O ––à 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

                               6

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

 

Обесцвечивание щелочного раствора KMnO ₄ – это качественная реакция на непредельные углеводороды.

 

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

 

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

бутилен-2                                            этановая (уксусная) кислота

 

 HCOOH + [O] ––à HOCOOH   (H₂CO₃) 

                                                                  

метановая                 CO₂↑   H₂O   

кислота                  угольная кислота  

 

 

III. Реакции полимеризации.

 

                                                      t⁰, kt, P

…+ CH₂=CH₂ + CH₂=CH₂ + …––––––à …-CH₂ – CH₂ – CH₂ – CH₂-…

   этилен                                                           полиэтилен

 

               t⁰, kt, P

 

IV. Реакции изомеризации.

 

                                          550°C

CH₂=CH₂ – CH₂ – CH₃ ––––à CH₃ – CH = CH – CH₃ + CH₃ – C = CH₂

                                                                                                   |

                                                                                                  CH₃

бутен-1                                    бутен-2                       метилпропен

 

Химические свойства алкинов

  а) Реакция галогенирования

Происходит в две стадии по месту расположения пи- связи (сначала разрушается одна пи-связь, образуется алкен, затем вторая – образуется алкан).

1. Галогенирование (присоединение галогенов):

1 стадия. СН ≡ СН + Br _{2 (р-р)} → СНВ r = СНВ r;

                                       1,2-дибромэт ен

2 стадия. СНВ r = CHBr + Br _{2 (р-р)} → СНВ r ₂ — CHBr ₂

                                          1,1,2,2-тетрабромэт ан

Суммарное уравнение: CH ≡ CH + 2 Br ₂ → CHBr ₂ — CHBr ₂

Качественная реакция на пи-связь обесцвечивание бромной воды.

 

б) Реакция гидрирования

Закончить уравнения реакций.

2. Присоединение водорода:

  СН ≡ СН + Н₂ → Y

1 стадия: СН ≡ СН + Н₂ → X;

 2 стадия: X + H ₂ → Y.

 в) Реакция гидрогалогенирования – обучающийся у доски

Составить уравнение реакции 1 стадии присоединения хлороводорода.

3.присоединение галогеноводорода

СН ≡ СН + НС l → СН₂= СНС l        винилхлорид

Продукт первой стадии винилхлорид используется в промышленности для реакций полимеризации получают полимер-поливинилхлорид (ПВХ) имеет важное промышленное значение.

 г) Реакция гидратации

Гидратация

4.Реакция присоединения воды в присутствии солей ртути – реакция Кучерова:

СН ≡ СН + НОН → СН₃—С = О ацетальдегид

                               І

                              H                                           

! Остальные алкины образуют кетоны  

 

 д) Реакции окисления– самостоятельная работа в тетради

Окисление

1. Горение (закончить уравнение реакции):

С₂Н₂ + О₂ →?

Ацетилен горит коптящим пламенем, т.к. соотношение атомов углерода и водорода в соединении одинаково.

2.Обесцвечивание раствора перманганата калия КМnО₄ качественная реакция на пи-связь:

СН ≡ СН + КМ n О₄ → СООН—СООН

                        щавелевая кислота

 е) Реакции полимеризации

Реакции полимеризации

1.Димеризация:

СН ≡ СН + СН ≡ СН → СН≡ С—СН=СН₂ (CuCl)

                               бутен-1-ин-3 (винилацетилен)

2. Тримеризация:

СН ≡ СН + СН ≡ СН + СН ≡ СН → С₆Н₆

                                                                                    бензол

(t=600⁰С, катализатор уголь активированный С_акт)

 

 

Получение алкенов

1. Крекинг нефтепродуктов

C₁₆H₃₄ à 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

      550-650^oc, Kt

2CH₄ –––––––––––à C₂H₄ + 2H₂

Получение алкинов

1. Метановый способ:

2СН₄ → С₂Н₂ + 3Н₂            (при t =1500⁰С)

2. Карбидный способ:  

СаС₂ + 2Н₂О → С₂Н₂ + Са(ОН)₂

      

 

Применение алкенов

1. Применение этилена

 

 

2. Применение пропилена

		Фенол C6H5 – OH
						Глицерин (пропантриол-1,2,3) HO–CH2–CH(OH)–CH2–OH

 

3. Применение изомеров бутилена

 

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

 

 

 

Применение алкинов (самостоятельно)! Ацетилен используется для получения самых разнообразных веществ: