Інструкція для виконання лабораторної роботи № 3

Тема: Одержання етилену, вивчення його властивостей.

1 Мета:

1.1Ознацомитися з лабораторним методом одержання етилену-представника ненасичених вуглеводнів.

1.2Вивчити властивості етилену.

1.3Закріпити теоретичні знання на практиці.

2 Матеріально-технічне та навчально-методичне забезпечення:

2.1Інструкція для виконання лабораторної роботи № 3

2.2 Прилад для добування газів.

2.3 Етанол, сірчана кислота (конц.).

2.4 Бромна вода (свіже виготовлена), розчин перманганату калію (розведений).

3 Теоретичні відомості:

Етиле́н або етен (IUPAC) — С2Н4, найпростіший і найважливіший представник ряду ненасичених вуглеводнів з одним подвійним зв'язком.

Етилен — безбарвний газ із слабким приємним запахом. Він трохи легший від повітря. У воді мало розчинний, а в спирті й інших органічних розчинниках розчиняється добре.

Електронна формула етилену

Структурна

формула етилену

Хімічні властивості:

На відміну від метану етилен хімічно досить активний. Для нього характерні реакції приєднання за місцем подвійного зв'язку, реакції полімеризації і реакції окиснення. При цьому один з подвійних зв'язків розривається і на його місці залишається простий одинарний зв'язок, а за рахунок звільнених валентностей відбувається приєднання інших атомів або атомних груп. Розглянемо це на прикладах деяких реакцій. При пропусканні етилену у бромну воду (водний розчин брому) остання знебарвлюється внаслідок взаємодії етилену з бромом з утворенням диброметану (бромистого етилену) C2H4Br2:

Етилен легко знебарвлює також фіолетовий колір водного розчину манганату калію KMnO4 навіть при звичайній температурі. Сам же етилен при цьому окислюється в етиленгліколь C2H4(OH)2. Цей процес можна зобразити такими рівняннями: 2KMnO4 -> K2MnO4 + MnO2 + 2O ↑

Реакції взаємодії етилену з бромом і манганатом калію служать для відкриття ненасичених вуглеводнів. Метан і інші насичені вуглеводні, як уже відзначалось, з манганатом калію не взаємодіють.

Етилен вступає в реакцію з воднем. Так, коли суміш етилену з воднем нагріти в присутності каталізатора (порошку нікелю, платини або паладію), то вони сполучаються з утворенням етану.

Реакції, при яких відбувається приєднання водню до речовини, називаються реакціями гідрування або гідрогенізації. Реакції гідрогенізації мають велике практичне значення. їх досить часто використовують у промисловості. На відміну від метану етилен горить на повітрі світящим полум'ям, оскільки містить більше вуглецю, ніж метан. Через це не весь вуглець згоряє відразу і частинки його сильно розжарюються і світяться. Потім ці частинки вуглецю згоряють у зовнішній частині полум'я:

C2H4 + 3O2 = 2CO2 + 2H2O

З повітрям етилен, як і метан, утворює вибухові суміші.

В природі етилен не зустрічається, за винятком незначних домішок у природному газі. В лабораторних умовах етилен звичайно одержують при дії концентрованої сульфатної кислоти на етиловий спирт при нагріванні. Цей процес можна зобразити таким сумарним рівнянням:

Під час реакції від молекули спирту віднімаються елементи води, а звільнені дві валентності насичують одна одну з утворенням подвійного зв'язку між атомами вуглецю. Для промислових цілей етилен одержують у великих кількостях з газів крекінгу нафти.

В сучасній промисловості етилен застосовується досить широко для синтезу етилового спирту і виробництва важливих полімерних матеріалів (поліетилен та ін.), а також для синтезу інших органічних речовин. Дуже цікавою є властивість етилену прискорювати достигання багатьох городніх і садових плодів (помідорів, динь, груш, лимонів тощо). Використовуючи це, плоди можна транспортувати ще зеленими, а потім доводити їх до стиглого стану уже на місці споживання, вводячи в повітря складських приміщень невеликі кількості етилену.

З етилену виробляють хлористий вініл і полівінілхлорид, бутадієн і синтетичні каучуки, оксид етилену та полімери на його основі, етиленгліколь тощо.

4 Хід роботи:

4.1У суху пробірку наливають 5-6 мл приготовленої суміші, що складається з однієї частини етилового спирту і трьох частин концентрованої сульфатної кислоти, і кидають маленький кусочок пемзи або біля 1 г піску для рівномірного кипіння суміші. Пробірку закривають корком з газовідвідною трубкою і закріплюють у лапці штативу приладу для добування етилену похило так, щоб її дно було нижчим за отвір. Пробірку із сумішшю обережно нагрівають на слабому полум’ї. Спочатку прогрівають усю пробірку, а потім нагрівають лише ту її частину, де міститься реакційна суміш. Стежать за тим, щоб реакційну суміш, яка піниться, не перекинуло в газовідвідну трубку. Спостерігають за виділенням газу етилену і почорнінням реакційної суміші.

Записати рівняння реакції.

4.2 Одержаний етилен зразу ж використовують для дослідів. Спочатку його пропускають його у пробірку з 1 мл бромної води. Що спостерігають, записати рівняння реакції.

4.3 При пропусканні етилену крізь розчин калій перманганату (реакція Е. Е. Вагнера). Що спостерігають? Записати рівняння реакції.

4.4 Потім етилен збирають в пробірку під водою. Зібраний газ підпалюють. Етилен горить світлим полум’ям. Записати рівняння реакції.

Висновки

6 Контрольні питання:

6.1 Яка загальна формула етиленових вуглеводнів?

6.2 Який тип зв’язків між атомами в молекулах ненасичених вуглеводнів?

6.3 Яка найхарактерніша властивість ненасичених вуглеводнів?

6.4 Як можна хімічним способом виявити ненасичену сполуку?

 

Література:

1 Потапов В.М., Татаринчик С.Н. Органическая химия, учебник для учащихся химических и химико-технологических специальностей техникумов. -Москва: «Химия», 1989.

2 Буринська Н.М., Величко Л.П. Хімія. Підручник 10 клас для загальноосвітніх навчальних закладів.- Київ: «Перун», 2002.