Молекула ацетилена содержит тройную связь, бром разрушает её и присоединяется к ацетилену. Образуется терабромэтан. Бром расходуется на образование тетрабромэтана. Бромная вода (жёлтая) – обесцвечивается.
Эта реакция протекает с меньшей скоростью, чем в ряду этиленовых углеводородов. Реакция также проходит ступенчато:
ацетилен → 1,2-дибромэтан → 1,1,2,2-тетрабромэтан
Обесцвечивание бромной воды доказывает непредельность ацетилена.
В растворе перманганата калия происходит окисление ацетилена, при этом происходит разрыв молекулы по месту тройной связи, раствор быстро обесцвечивается.
Эта реакция является качественной реакцией на двойную и тройную связь.
Если ацетилен пропустить через аммиачный раствор оксида серебра, атомы водорода в молекуле ацетилена легко заместятся металлами, так как обладают большой подвижностью. В данном опыте атомы водорода замещаются атомами серебра. Образуется ацетиленид серебра – осадок жёлтого цвета (взрывоопасен).
Эта реакция является качественной реакцией на тройную связь.
Ацетилен – это один из наиболее значимых углеводородов с тройной связью. Он является первым представителем ряда ацетилена, а также бесцветным газом, который практически не растворим в воде. Молекула ацетилена имеет на два атома водорода меньше, чем в молекуле этилена, и при этом характерно образование третьей связи между атомами углерода.
1) может применяться в качестве горючего при газовой сварке и резке металлов;
2) используется также для синтеза различных органических соединений;
3) в результате присоединения хлора к ацетилену получают растворитель – 1,1,2,2-тетрахлорэтан. Путем дальнейшей переработки тетрахлорэтана получаются другие хлорпроизводные;
4) при отщеплении хлороводорода от 1,1,2,2-тетрахлорэтана образуется трихлорэтен – растворитель высокого качества, который широко применяется при чистке одежды: СНСI = ССI2;
5) в больших количествах ацетилен идет на производство хлорэтена, или винилхлорида, с помощью полимеризации которого получается поливинилхлорид (используется для изоляции проводов, изготовления плащей, искусственной кожи, труб и других продуктов);
6) из ацетилена получаются и другие полимеры, которые необходимы в производстве пластмасс, каучуков и синтетических волокон.
1) в лабораториях и промышленности ацетилен чаще всего получается карбидным способом. Если кусочки карбида кальция поместить в сосуд с водой или если воду добавлять к карбиду кальция, начинается сильное выделение ацетилена: СаС2 + 2НОН → С2Н2 + Са(ОН)2. Со стороны промышленности полимерных материалов карбидный способ является малоэффективным. Он связан с большими затратами электроэнергии на получение карбида кальция.
Особенности карбида кальция:
а) карбид кальция получают в электропечах;
б) получается при взаимодействии извести с углеродом (коксом, антрацитом);
в) получается при температуре 2000 °C: СаО + 3С → СаС2 + СО;
2) применяется способ получения ацетилена из более доступного химического сырья – природного газа (метана).
Особенности получения ацетилена из метана: а) если метан нагревать до высокой температуры, то он разлагается на углерод и водород; б) одним из промежуточных продуктов этой реакции становится ацетилен: 2СН4 → 2С + 4Н2;
в) одной из характерных черт получения ацетилена из метана являются две идеи:
– выделить его на промежуточной стадии;
– не дать ацетилену возможности разложиться на углерод и водород.
Для этого образующийся ацетилен необходимо быстро удалить из зоны высокой температуры и охладить.
24. Диеновые углеводороды
Строение и номенклатура.
Диеновые углеводороды – это углеводороды с двумя двойными связями.
Общая формула диеновых углеводородов: СnН2n-2.
Алкадиены, в молекулах которых две двойных связи разделены одной простой связью, называются соединениями с сопряженными двойными связями (дивинил и его гомологи).
Алкадиены, в молекулах которых две двойных связи примыкают к одному углеродному атому, называются углеводородами с кумулированными двойными связями (аллен и его гомологи):
R-СН =С=СН2 алкилаллены.
Углеводороды, в молекулах которых две двойных связи разделены двумя и более простыми связями, называются алкадиенами с изолированными двойными связями.
Химические свойства диеновых углеводородов.
Имея двойные связи в молекулах, диеновые углеводороды вступают в обычные реакции присоединения.
Например: а) обесцвечивают бромную воду; б) присоединяют галогеноводороды.
Характерной особенностью реакции присоединения является то, что наряду с обычным 1,2-присоединением идет 1,4-присоединение, при этом между 2-м и 3-м углеродными атомами возникает двойная связь. При реакции бутадиена-1,3 с бромистым водородом получается два продукта:
Соотношение продуктов реакции зависит от температуры и природы галогена. Выход продукта 1,4-присоединения увеличивается с повышением температуры и при переходе от хлора к йоду. При комнатной температуре получают смесь продуктов 1,2– и 1,4-присоединения. При низких температурах образуется больше того продукта, скорость образования которого выше (кинетически контролируемый продукт 1,2-присоединения). При высоких температурах образуется термодинамически более стабильный продукт 1,4-присоединения (термодинамически контролируемый продукт реакции). При наличии достаточного количества брома молекула бутадиена может присоединить по месту образующейся двойной связи еще одну молекулу галогена. При наличии двойных связей диеновые углеводороды довольно легко полимеризуются.
Продуктом полимеризации 2-метилбутадиена-1,3 (изопрена) является природный каучук.
Это вещества еще с меньшим количеством углерода, чем у алканов и алкенов . Тройная связь определяет и строение молекул, и общую формулу, и химические свойства алкинов.
Для атомов тройной связи характерна Sp-гибридизация. Т.е. тройная связь — это комбинация одной σ- и двух Π-связей:
Общая формула:
n = числу атомов углерода.
Название углеводородов строятся из двух частей.
Первая часть «говорит» о количестве атомов углерода, вторая — о тройной связи. У алкинов вторая часть — всегда -ин.
- в качестве основной цепи выбирается та, в которой находится тройная связь, не зависимо от ее размера,
- нумерация идет с того конца, к которому ближе тройная связь
- после окончания -ин ставится номер атома, после которого идет тройная связь.
Изомерия
Соответственно, для алкинов характерны 2 вида изомерии:
- Структурная — изомерия положения тройной связи и изомерия радикалов
- Межклассовая — алкины изомерны акладиенам.
Химические свойства алкинов:
1. Тройная связь, как и двойная , все присоединяет, разрывается, образует двойную связь, если реагент дан в избытке, то реакция может идти до образования одинарной связи:
- галогенирование,
- гидрогалогенирование,
- гидрирование:
2. Гидратация — взаимодействие с водой — реакция Кучерова :
3. Качественные реакции алкинов:
Ацетилениды серебра и меди (I) легко образуются и выпадают в осадок при пропускании ацетилена через аммиачный раствор оксида серебра или хлорида меди (I) . Эта реакция служит для обнаружения алкинов с тройной связью на конце цепи:
4. Реакции окисления:
Алкины окисляются различными окислителями, в частности перманганатом калия. При этом раствор перманганата калия обесцвечивается, что служит указанием на наличие тройной связи. При окислении обычно происходит расщепление тройной связи и образуются карбоновые кислоты, перманганат восстанавливается до Mn(2+) — в кислой среде, MnO2 — в щелочной:
5. Реакции горения: как и все органические вещества, алкины сгорают с образованием углекислого газа и воды:
СnH2n-2 + (3n-1)2 O2 → nCO2 + (n-1) H2O
Здесь записано уравнение в общем виде, т.к. во многих задачах требуется определить состав углеводорода — в таких случаях любые реакции лучше записывать в таком — общем виде.
Получение алкинов:
- Из неорганических соединений: CaC2 + 2H2O → Ca(OH)2 + C2H2
- дегидрогалогенирование: СH3-СHBr2 +2KOH (этанол, t) →C2H2 + 2KBr + 2H2O
Пример олимпиадного вопроса (2015 г)
Общая формула СnH2n-2, что соответствует либо алкинам, либо алкадиенам
Структурные изомеры алкинов:
Межклассовые — алкадиены:
- СH2=СH-СH=СH2 — бутадиен-1,3
- CH2=C=CH-CH3 — бутадиен-1,2
- в ЕГЭ это вопрос А13 и А14— Строение и свойства углеводородов
- в ГИА (ОГЭ) это B2— Первоначальные сведения об органических веществах: предельных и непредельных углеводородах
