Тема. Алкины. Ацетилен. Химические свойства ацетилена. Применение ацетилена на основе свойств.

Цель: изучить общую формулу, номенклатуру, физические свойства представителей гомологического ряда алкинов, их строение, химические свойства первого представителя гомологического ряда алкинов - ацетилена, применение.

Интернет-ресурсы:

http://school-collection.edu.ru/catalog/rubr/4842a792-b504-427a-53c5-c94cd3e47e34/45283/?interface=pupil&class=53&subject=31

Задания для самостоятельной работы

Задание1. Ознакомьтесь с теоретическим материалом занятия. Составить опорный конспект, используя различные источники литературы и интернет ресурсы по плану:

1.Дать общее понятие об алкинах. (Указать общую формулу).

2.Особенности строения алкинов.

3.Физические свойства алкинов.

4.Номенклатура и изомерия.

5.Химические свойства алкинов.

7.Применение.

 

Алкины – это непредельные (ненасыщенные) нециклические углеводороды, в молекулах которых присутствует одна тройная связь между атомами углерода С≡С.

Алкины образуют гомологический ряд с общей формулой С_nН_2n-2.

 

Строение

Ацетилен – первый член гомологического ряда ацетиленовых углеводородов, или алкинов.

Молекулярная формула ацетилена C₂H₂

Структурная формула ацетилена H–C≡C–H

Электронная формула H: С ::: С: Н

Углеродные атомы ацетилена, связанные тройной связью, находятся в состоянии sp -гибридизации. При образовании молекулы ацетилена у каждого атома С гибридизуются по одной s - и p -орбитали. В результате этого каждый атом С приобретает по две гибридных орбитали, а две p -орбитали остаются негибридными. Две гибридных орбитали взаимно перекрываются, и между атомами С образуется σ-связь. Остальные две гибридных орбитали перекрываются с s -орбиталями атомов H, и между ними и атомами С тоже образуются σ -связи. Четыре негибридных p -орбитали размещены взаимно перпендикулярно и перпендикулярно направлениям σ-связей. В этих плоскостях p -орбитали взаимно перекрываются, и образуются две π -связи, которые относительно непрочные и в химических реакциях легко разрываются.

Таким образом, в молекуле ацетилена имеются три σ -связи (одна связь C–C и две связи C–H) и две π -связи между двумя С атомами. Тройная связь в алкинах – не утроенная простая, а комбинированная, состоящая из трех связей: одной σ - и двух π -связей.

Молекула ацетилена имеет линейное строение. Появление третьей связи вызывает дальнейшее сближение атомов С: расстояние между их центрами составляет 0,120 нм.

Физические свойства

С₂Н₂ – Ацетилен – бесцветный газ, легче воздуха, мало растворим в воде, в чистом виде почти без запаха.

Свойства гомологов изменяются аналогично алкенам. По физическим свойствам алкины напоминают алкены и алканы. Температуры их плавления и кипения увеличиваются с ростом молекулярной массы. В обычных условиях алкины С₂–С₃ – газы, С₄–С₁₆ – жидкости, высшие алкины – твердые вещества. Наличие тройной связи в цепи приводит к повышению температуры кипения, плотности и растворимости их в воде по сравнению с олефинами и парафинами.

 

Изомерия и номенклатура

Для алкинов характерна структурная изомерия:

изомерия углеродного скелета и изомерия положения кратной связи. Простейший алкин, для которого характерны структурные изомеры положения кратной связи класса алкинов, — это бутин (С₄Н₆):

Изомерия углеродного скелета у алкинов возможна, начиная с пентина:

Так как тройная связь предполагает линейное строение углеродной цепи, геометрическая (цис-, транс-) изомерия для алкинов невозможна.

 

Алкинам изомерны соединения некоторых других классов.

Так, химическую формулу С₆Н₁₀ имеют гексин (алкин), гексадиен (алкадиен) и циклогексен (циклоалкен):

Наличие тройной связи в молекулах углеводородов этого класса отражается суффиксом — ин, а ее положение в цепи — номером атома углерода. Например:

Углеводородные радикалы, образованные от алкинов имеют суффикс «-инил», так CH-C- называется «этинил».

Гомологический ряд

Гомологический ряд

Этин:C₂H₂
Пропин: C₃H₄
Бутин: C₄H₆
Пентин: C₅H₈
Гексин: C₆H₁₀
Гептин: C₇H₁₂
Октин: C₈H₁₄
Нонин: C₉H₁₆
Децин: C₁₀H₁₈

 

Химические свойства алкинов сходны с алкенами, что обусловлено их

ненасыщенностью.

I. Реакции присоединения

1)Галогенирование – стадийно, до производных алканов:

(как и алкены обесцвечивают бромную воду!)

СH≡CH + Br₂ → CHBr=CHBr (1,2-дибромэтен)

CHBr=CHBr + Br₂ → CHBr₂—CHBr₂ (1,1,2,2-тетрабромэтан)

Гидрогалогенирование

(труднее, чем у алкенов) – стадийно:

CH₃-C≡CH + HBr ^AlBr3 → CH₃-CBr=CH₂

2-бромпропен — используется правило Морковникова

3)Гидратация – (р. М.Г. Кучерова)

CH≡CH + H₂O ^Hg2+,H+ → [CH₂=CH-OH] → CH₃-CH=O (уксусный альдегид) непредельный спирт – енол

протекает в присутствии солей ртути(II) – HgSO₄, Hg(NO₃)₂ – с образованием уксусного альдегида.

 

Полимеризация

В определенных условиях ацетилен способен полимеризоваться в бензол и винилацетилен.

1. При пропускании ацетилена над активированным углем при 450–500 °С происходит тримеризация ацетилена с образованием бензола (Н.Д.Зелинский, 1927 г.):

2. Под действием водного раствора CuCl и NH₄Cl ацетилен димеризуется, образуя винилацетилен:

Винилацетилен обладает большой реакционной способностью; присоединяя хлороводород, он образует хлоропрен, используемый для получения искусственного каучука: