- •Углеводороды
- •Предельные (насыщенные) углеводороды
- •Непредельные углеводороды
- •Алканы (парафины)
- •Строение молекулы метана
- •Изомерия
- •Конформационная изомерия этана
- •Конформационная изомерия бутана
- •Получение
- •Физические свойства
- •Химические свойства
- •Механизм реакции бромирования алканов
- •Применение
- •Циклоалканы (циклопарафины)
- •Изомерия
- •Циклобутан, циклопентан и их конформации
- •Циклогексан и его конформации
- •Получение
- •Физические свойства
- •Химические свойства
- •Применение
- •Изомерия
- •Получение
- •Физические свойства
- •Химические свойства
- •Электрофильное присоединение к алкенам
- •Реакция полимеризации
- •Радикальная полимеризация
- •Ионная или каталитическая полимеризация
- •Ионная полимеризация (катионная)
- •Ионная полимеризация (анионная)
- •Применение
- •Диеновые углеводороды (алкадиены)
- •Получение
- •Физические свойства
- •Химические свойства
- •Полимеризация диеновых соединений
- •Натуральный и синтетический каучуки
- •Ацетиленовые углеводороды (алкины)
- •Изомерия
- •Получение
- •Физические свойства
- •Химические свойства
- •I. Реакции присоединения
- •II. Кислотные свойства
- •Ароматические углеводороды (арены)
- •Строение бензола
- •Изомерия
- •Получение
- •Физические свойства
- •Химические свойства
- •Электрофильное замещение в бензоле
- •Правила ориентации в бензольном ядре
- •Применение
- •Кислородсодержащие соединения
- •Спирты и фенолы
- •Физические свойства
- •Одноатомные спирты
- •Получение
- •Химические свойства
- •I. Реакции с разрывом связи ro–h
- •II. Реакции с разрывом связи r–oh.
- •III. Реакции окисления
- •IV. Дегидратация
- •Применение
- •Получение
- •Химические свойства
- •Применение
- • Жиры карбоновые кислоты
- •Получение
- •Химические свойства
- •Применение
- • Карбоновые кислоты жиры
- •Физические свойства
- •Химические свойства
- •Карбонильные соединения альдегиды и кетоны
- •Альдегиды
- •Изомерия
- •Получение
- •Физические свойства
- •Химические свойства
- •Применение
- •Изомерия
- •Получение
- •Физические свойства
- •Химические свойства
- •Применение
- •Номенклатура
- •Изомерия
- •Физические свойства
- •Получение
- •Химические свойства
- •Применение
- •Изомерия
- •Получение
- •Физические свойства
- •Химические свойства
- •Пептиды. Белки
- •Химические свойства
- •Моносахариды
- •Углеводы. Генетический d- ряд сахаров
- •Генетический d- ряд сахаров
- •Построение формул Хеуорса для d- галактозы
- •Получение
- •Физические свойства
- •Химические свойства
- •I. Реакции по карбонильной группе
- •II. Реакции по гидроксильным группам
- •III. Специфические реакции
- •Дисахариды
- •Полисахариды
- •Крахмал
- •Целлюлоза (клетчатка)
Физические свойства
По физическим свойствам этиленовые углеводороды близки к алканам. При нормальных условиях углеводороды C2–C4 – газы, C5–C17 – жидкости, высшие представители – твердые вещества. Температура их плавления и кипения, а также плотность увеличиваются с ростом молекулярной массы. Все олефины легче воды, плохо растворимы в ней, однако растворимы в органических растворителях. Физические свойства некоторых алкенов представлены в таблице.
Таблица. Физические свойства некоторых алкенов.
Название |
Формула |
tпл., С |
tкип., С |
d420 |
Этилен |
CH2=CH2 |
-169,2 |
-103,8 |
0,570 (при -103,8С) |
Пропилен |
CH2=CH–CH3 |
-187,6 |
-47,7 |
0,610 (при -47,7С) |
Бутен-1 |
CH2=CH–CH2–CH3 |
-185,3 |
-6,3 |
0,630 (при -10С) |
цис-Бутен-2 |
H3C CH3 I I C=C I I H H |
-138,9 |
3,5 |
0,644 (при -10С)
|
транс-Бутен-2 |
H CH3 I I C=C I I H3C H |
-105,9 |
0,9
|
0,660 (при -10С)
|
Изобутилен |
CH2=C–CH3 I CH3 |
-140,8
|
-6,9
|
0,631 (при -10С) |
Пентен-1 |
CH2=CH–CH2–CH2–CH3 |
-165,2 |
30,1 |
0,641 (при -25С) |
цис-Пентен-2 |
CH3 C2H5 I I C=C I I H H |
-151,4
|
37,0 |
0,656 |
транс-Пентен-2 |
CH3 H I I C=C I I H C2H5 |
-140,2 |
36,4 |
0,649 |
Химические свойства
Углеродные атомы в молекуле этилена находятся в состоянии sp2- гибридизации, т.е. в гибридизации участвуют одна s- и две p -орбитали.
Схематическое изображение строения молекулы этилена
В результате каждый атом углерода обладает тремя гибридными sp2 -орбиталями, оси которых находятся в одной плоскости под углом 120º друг к другу, и одной негибридной гантелеобразной p-орбиталью, ось которой расположена под прямым углом к плоскости осей трех sp2 -орбиталей. Одна из трех гибридных орбиталей атома углерода перекрывается с подобной орбиталью другого атома углерода, образуя - связь. Каждая оставшаяся гибридная орбиталь атомов углерода перекрывается с s- орбиталью атомов водорода, приводя к образованию в той же плоскости четырех - связей C–H. Две негибридные p- орбитали атомов углерода взаимно перекрываются и образуют - связь, максимальная плотность которой расположена перпендикулярно плоскости - связей. Следовательно, двойная связь алкенов представляет собой сочетание - и - связей.
- Связь менее прочна, чем - связь, так как p- орбитали с параллельными осями перекрываются значительно меньше, чем при образовании теми же p- орбиталями и s- орбиталями - связи (перекрывание осуществляется по оси орбиталей). В связи с этим, - связь легко разрывается и переходит в две новые - связи посредством присоединения по месту двойной связи двух атомов или групп атомов реагирующих веществ. Иными словами, для алкенов наиболее типичными являются реакции присоединения. В реакциях присоединения двойная связь выступает как донор электронов, поэтому для алкенов характерны реакции электрофильного присоединения.
1) Галогенирование. Алкены при обычных условиях присоединяют галогены, приводя к дигалогенопроизводным алканов, содержащим атомы галогена у соседних углеродных атомов.
H2C=CH2 + Br2 BrCH2–CH2Br(1,2-дибромэтан)
Приведенная реакция - обесцвечивание алкеном бромной воды является качественной реакцией на двойную связь.
2) Гидрирование. Алкены легко присоединяют водород в присутствии катализаторов (Pt, Pd, Ni), образуя предельные углеводороды.
CH3–CH=CH2 + H2 ––Ni CH3–CH2–CH3(пропан)
3) Гидрогалогенирование. Этилен и его гомологи присоединяют галогеноводороды, приводя к галогенопроизводным углеводородов.
H2C=CH2 + HBr CH3–CH2Br(бромистый этил)
Присоединение галогеноводородов к пропилену и другим алкенам происходит в соответствии с правилом В.В.Марковникова (водород присоединяется к наиболее гидрогенизированному атому углерода при двойной связи).
CH3−CH=CH2 + HCl CH3− |
CH−CH3(2-хлорпропан) I Cl |
Для более полного изучения материала по присоединению галогеноводородов к алкенам (реакция гидрогалогенирования) необходимо просмотреть анимационный фильм "Электрофильное присоединение к алкенам" (доступен только на CD-ROM). Обращаем внимание на то, что текст, сопровождающий этот фильм, в полном объеме перенесен в данный подраздел и ниже следует.