Alkeenit ovat arvokkaita "siirtymäaineita". Niiden avulla voit saada alkaaneja, alkyynejä, halogeenijohdannaisia, alkoholeja, polymeerejä ja muita. Tyydyttymättömien hiilivetyjen pääongelma on niiden lähes täydellinen puuttuminen luonnosta; suurimmaksi osaksi tämän sarjan aineita louhitaan laboratoriossa kemiallisen synteesin avulla. Jotta ymmärtäisit alkeenien saamiseksi tapahtuvien reaktioiden ominaisuudet, sinun on ymmärrettävä niiden rakenne.
Mitä alkeenit ovat?
Alkeenit ovat orgaanisia aineita, jotka koostuvat hiili- ja vetyatomeista. Tämän sarjan ominaisuus ovat kaksoiskovalenttiset sidokset: sigma ja pi. Ne määrittävät aineiden kemialliset ja fysikaaliset ominaisuudet. Niiden sulamispiste on alhaisempi kuin vastaavien alkaanien. Myös alkeenit eroavat tästä "perus" hiilivetyjen sarjasta additioreaktion läsnäololla, joka tapahtuu rikkomalla pi-sidos. Niille on ominaista neljä isomeriatyyppiä:
- kaksoissidoksen sijainnin mukaan;
- muutoksille hiilirungossa;
- interclass (sykloalkaaneilla);
- geometrinen (cis- ja trans-).
Tälle toinen nimiuseat aineet - olefiinit. Tämä johtuu niiden samank altaisuudesta moniarvoisten karboksyylihappojen kanssa, joiden koostumuksessa on kaksoissidos. Alkeenien nimikkeistö eroaa siinä, että hiiliketjun ensimmäinen atomi määräytyy moninkertaisen sidoksen sijoittumisesta, jonka sijainti näkyy myös aineen nimessä.
Krakkaus on tärkein tapa erottaa alkeenit
Krakkaus on eräänlainen öljynjalostus korkeissa lämpötiloissa. Tämän prosessin päätavoitteena on erottaa aineita, joilla on pienempi molekyylipaino. Halkeilua alkeenien tuottamiseksi tapahtuu alkaanien, jotka ovat osa öljytuotteita, hajoamisen aikana. Tämä tapahtuu lämpötiloissa 400 - 700 °C. Tämän reaktion aikana alkeenien saamiseksi muodostuu alkaani sen aineen lisäksi, joka oli sen toteuttamisen tarkoitus. Hiiliatomien kokonaismäärä ennen ja jälkeen reaktion on sama.
Muut teolliset menetelmät alkeenien saamiseksi
Et voi jatkaa alkeeneista puhumista mainitsematta dehydrausreaktiota. Sen toteuttamiseksi otetaan alkaani, jossa kaksoissidos voi muodostua kahden vetyatomin eliminoinnin jälkeen. Eli metaani ei pääse tähän reaktioon. Siksi monet alkeenit alkavat eteenistä. Erityisolosuhteet reaktiolle ovat korotettu lämpötila ja katalyytti. Nikkeli tai kromi(III)oksidi voi toimia jälkimmäisenä. Reaktion tuloksena tulee alkeeni, jossa on sopiva määrä hiiliatomeja ja väritön kaasu (vety).
Toinen teollinen menetelmä tämän sarjan aineiden saamiseksi on alkyynien hydraus. Tämä reaktio alkeenien saamiseksi tapahtuu korotetuissa lämpötiloissa ja katalyytin (nikkeli tai platina) mukana. Hydrausmekanismi perustuu yhden tarjotun alkyynin kahdesta pi-sidoksesta katkaisemiseen, minkä jälkeen vetyatomeja lisätään tuhoutumiskohtiin.
Laboratoriomenetelmä alkoholilla
Yksi yksinkertaisimmista ja edullisimmista tavoista on molekyylinsisäinen dehydraatio eli veden poistaminen. Reaktioyhtälöä kirjoitettaessa on syytä muistaa, että se suoritetaan Zaitsevin säännön mukaan: vety irtoaa vähiten hydratusta hiiliatomista. Lämpötilan tulee olla yli 150°C. Katalysaattorina sinun on käytettävä aineita, joilla on hygroskooppisia ominaisuuksia (kyky vetää kosteutta), esimerkiksi rikkihappoa. Kaksoissidos muodostuu hydroksyyliryhmän ja vedyn erotuskohtaan. Reaktion tuloksena saadaan vastaava alkeeni ja yksi vesimolekyyli.
Laboratoriopohjaiset halojohdannaiset
On olemassa kaksi muuta laboratoriomenetelmää. Ensimmäinen on alkaliliuoksen vaikutus alkaanijohdannaisiin, joiden koostumuksessa on yksi halogeeniatomi. Tätä menetelmää kutsutaan dehydrohalogenaatioksi, toisin sanoen vetyyhdisteiden poistamiseksi seitsemännen ryhmän ei-metallisilla alkuaineilla (fluori, bromi, kloori, jodi). Reaktiomekanismin toteuttaminen, kuten edellisessä tapauksessa, etenee säännön mukaanZaitsev. Katalyyttiset olosuhteet ovat alkoholiliuos ja korotettu lämpötila. Reaktion jälkeen muodostuu alkeenia, alkalimetallialkuaineen suolaa ja halogeenia, vettä.
Toinen menetelmä on hyvin samanlainen kuin edellinen. Se suoritetaan alkaanilla, jonka koostumuksessa on kaksi halogeenia. Aktiivinen metalli (sinkki tai magnesium) vaikuttaa tällaiseen aineeseen alkoholiliuoksen ja korotetussa lämpötilassa. Reaktio tapahtuu vain, jos vety korvataan halogeenilla kahdessa vierekkäisessä hiiliatomissa, jos ehto ei täyty, kaksoissidosta ei muodostu.
Miksi ottaa sinkkiä ja magnesiumia? Reaktion aikana metalli hapettuu, mikä voi luovuttaa kaksi elektronia, ja kaksi halogeenia eliminoituu. Jos otat alkalisia alkuaineita, ne reagoivat veden kanssa, joka on osa alkoholiliuosta. Beketov-sarjan magnesiumin ja sinkin jälkeen tulevat metallit ovat liian heikkoja.
