Алкены, строение, гомологический ряд.

Углеводороды ряда этилена содержат одну двойную связь и отличаются от предельных на 2 атома Н. Алкены – по номенклатуре ИЮПАК. Общая формула

СnH2n

им отвечает свой гомологический ряд.

 

С₂Н₄ этилен этен

С₃Н₆ пропилен пропен

С₄Н₁₀ бутилен бутен

С₅Н₁₀ амилен пентен

 

Н₂С = СН₂sp²- гибридизация

 

Вспоминаем sp²- гибридизацию образования π- связи.

При sp²- гибридизации происходит смешение одной 2s и двух 2р- орбиталей. Образовавшиеся три гибридные орбитали расположены в одной плоскости под углом 120⁰. Третья 2р- орбиталь сохраняет свою форму, так как не участвует в гибридизации и располагается в плоскости перпендикулярной плоскости гибридных связей. В результате перекрывания р-орбиталей соседних углеродных атомов образуется π- связь. Площадь перекрывания 2р-электронных орбиталей при образовании π- связи меньше, чем sp²- гибридных при образовании σ-связей, и, следовательно, π- связь менее прочна и более реакционноспособна, чем σ-связь. Поэтому π- связи реагируют в первую очередь.

2 S

2 рх

+

+

=

120^0

2 рz

σ

σ

σ

σ

π

π

σ

Изомерия и номенклатура алкенов.

Два вида изомерии: изомерия углеродного скелета и изомерия положения двойной связи.

СН₂ = СН₂ СН₂ = СН- СН₃

Изомерия начинается с третьего члена гомологического ряда.

Пентен имеет пять изомеров.

Физические и химические свойства алкенов.

Физические свойства закономерно изменяются в гомологическом ряду. Температура кипения несколько ниже чем у соответствующих предельных углеводородов, а плотность выше. Первые три члена (С₂- С₄) – газы, С₅ – С₁₇ – жидкости, С₁₈ – и выше твердые вещества.

Этилен и пропилен без заметного запаха, а остальные гомологи обладают резким неприятным запахом. Температура кипения и температура плавления алкенов нормального строения возрастают по мере увеличения молекулярной массы. Углеводороды нормального строения кипят при более высокой температуре, чем углеводороды изостроения. Олефины мало растворимы в воде, хорошо растворяются в органических растворителях. Все они хорошо горят. Этилен и пропилен горят коптящим пламенем, с воздухом образуют взрывоопасную смесь.

Химические свойства

Химические свойства алкенов определяются наличием двойной связи. Электронная плотность σ-связи концентрируется по линии, соединяющей ядра атомов, а электронная плотность π- связи выходит за эти пределы, образуя более обширную область отрицательного заряда.

π- электроны более подвижны, менее прочно удерживаются ядрами атомов, чем σ- электронов. Поэтому π- связь легче поляризуется. π- электроны легко вовлекаются в реакции электрофилами, которые возбуждая поляризацию π- связи, вызывают ее гетеролитический разрыв.

Для алкенов в отличии от алканов характерны реакции присоединения, окисления, полимеризации.

Реакции присоединения

Большинство реакций присоединения к С = С идет по гетеролитическому типу, является реакциями электрофильного присоединения и приводит к образованию предельных соединений.

а) гидрирование (присоединение водорода)

Ni

С_nH_2n + H₂ С_nH_2n + 2

 

Ni

CH₂ = CH₂ + H – H CH₃ – CH₃

 

б) галогенирование (присоединение галогенов)

CH₂ = CH₂ + Cl – Cl → Cl - CH₂ - CH₂ – Cl

Реакции с бромом используются как качественные реакции для открытия непредельных углеводородов. (Вспоминаем лабораторную работу)

в) присоединение галогеноводорода

CH₂ = CH₂ + НCl →CH₃ - CH₂Cl