ΑΛΚΕΝΙΑ CνΗ2ν ν 2 ΓΕΝΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗΣ α. Αφυδάτωση αλκοολών Η απόσπαση νερού από τις αλκοόλες γίνεται κατά τη θέρμανση τους συνήθως στους 170 0 C παρουσία ως καταλύτη με αποτέλεσμα το σχηματισμό αλκενίων. καταλύτης CvH2V+1OH CvH2v + H2O Θ CH3-CH2-OH CH2 =CH2 + H2O β. αφυδραλογόνωση αλκυλαλογονιδίων Η απόσπαση υδραλογόνου από τα αλκυλαλογονίδια γίνεται με επίδραση αλκοολικών διαλυμάτων ΝαΟΗ ή ΚΟΗ σε αλκυλαλογονίδια CVH2V+1X + NaOH CvH2v + NaX + H2O Παραδείγματα CH3-CH2Cl + KOH CH2=CH2 + KX + H2O Σε ορισμένες περιπτώσεις, υπάρχει το ενδεχόμενο να σχηματισθούν δύο διαφορετικά προϊόντα. Π.χ. κατά την αφυδάτωση 2- βουτανόλης προκύπτει μείγμα το οποίο αποτελείται από 1-βουτένιο και 2-βουτένιο. Χημικές ιδιότητες Αντιδράσεις προσθήκης Στα αλκένια και σε άλλες ενώσεις με διπλό δεσμό ανάμεσα σε άτομα C, οι αντιδράσεις προσθήκης γίνονται με βάση το εξής σχήμα : A B - C = C - + A-B - C-C Το αντιδραστήριο Α-Β μπορεί να αποτελείται από δύο ίδια άτομα ( Η2, Χ2 ) ή δύο διαφορετικά τμήματα ( HX, H2O ) To κύριο προϊόν που προκύπτει καθορίζεται από τον κανόνα του Markovnikov. Ο κανόνας διατυπώνεται ως εξής : Όταν προστίθεται μία ένωση ΑΒ που αποτελείται από δύο διαφορετικά τμήματα σε ένα αλκένιο το οποίο δεν είναι συμμετρικό, τότε το ηλεκτροθετικό τμήμα της ΑΒ θα ενωθεί κατά προτίμηση, με τον άνθρακα του διπλού δεσμού που έχει τα περισσότερα άτομα υδρογόνου. Στη περίπτωση που η ένωση είναι ΗΑ του υδρογόνο ενώνεται με τον άνθρακα του διπλού δεσμού που έχει τα περισσότερα άτομα υδρογόνου.
Παραδείγματα CH 2=CH 2 + Br 2 CH 2Br-CH 2Br αντίδραση ανίχνευσης πολλαπλού δεσμού CH 2=CH 2 + H 2 CH 3-CH 3 To στο παραπάνω παράδειγμα χρησιμοποιείται ως καταλύτης. Αντί για το μπορεί να χρη- σιμοποιηθεί ο Pt ή το Pd. CH 2=CH-CH 3 + HCl CH 3 - CH-CH 3 ( κύριο προϊόν ) Cl CH 2=CH-CH 2-CH 3 + H-OH CH 3-CH(OH) CH 2-CH 3 ( κύριο προϊόν ) στοιχειομετρικά προβλήματα 1. Να υπολογίσετε, τον όγκο του Η2 σε stp, που απαιτείται για τη πλήρη υδρογόνωση 5,6 g αιθυλενίου ( C2H4 ) παρουσία θερμαινόμενου. Απάντηση Το Μr του C2H4 είναι 28. H ποσότητα του C2H4 είναι : n = m / Mr = 5,6 / 28 = 0,2 mol Η πραγματοποιούμενη αντίδραση : CH2 = CH2 + Η2 CH3 CH3 1 mol 1 mol 0,2 mol x x = 0,2 mol η απαιτούμενη ποσότητα H2 για τη πλήρη υδρογόνωση του αιθυλενίου. Ο όγκος του Η2 είναι V = n. Vmol = 0,2. 22,4 L = 4,48 L 2. Σε 400 ml διαλύματος Br2 σε CCl4, με περιεκτικότητα 8% w/v διαλύονται 0,5 mol C2H4. Nα εξηγήσετε αν γίνεται αποχρωματισμός του διαλύματος. Ar Br =80 Για την αντίδραση : Απάντηση CH2 = CH2 + Br2 CH2Br-CH2Br 1 mol αποχρωματίζει 1 mol x 0,5 mol x = 0,5 mol Η διαθέσιμη ποσότητα αιθυλενίου είναι : Σε 100 ml διαλύματος 8 g C2H4 Σε 400 ml x; x =32 g n = m / Mr = 32/160 = 0,2 mol Επειδή η ποσότητα του Br2 είναι μικρότερη της απαιτούμενης, δεν γίνεται ο αποχρωματισμός του διαλύματος.
Αντιδράσεις πολυμερισμού Πολυμερισμός είναι η συνένωση πολλών ίδιων μορίων ( μονομερή ) και ο σχηματισμός ενός μεγάλου μορίου που ονομάζεται πολυμερές. Το Mr του πολυμερούς είναι πολλαπλάσιο του Mr του μονομερούς. Πολυμερισμός ενώσεων που έχουν ρίζα βινυλίου CH2=CH- Η ομάδα Α μπορεί να είναι : H- ( αιθυλένιο ) CH3 - ( προπυλένιο ) Cl - ( βινυλοχλωρίδιο ) C6H5 - ( στυρόλιο ) CN - ( ακρυλονιτρίλιο ) ν CH2 = CH ( - CH2 CH - ) ν A A ν CH2 = CH2 ( -CH2 - CH2- )ν σε όξινο περιβάλλον Τα σπουδαιότερα προϊόντα πολυμερισμού των αλκενίων και των παραγώγων τους είναι : το πολυαιθυλένιο το πολυπροπυλένιο το πολυβινυλοχλωρίδιο (PVC) Το αιθυλένιο είναι το πιο συνηθισμένο αλκένιο το οποίο χρησιμοποιείται ιδιαίτερα στην βιομηχανία. ΑΛΚΙΝΙΑ - AKETYΛENIO ( CH CH ) CνΗ2ν-2 ν 2 Το ακετυλένιο είναι από τις σημαντικότερες ενώσεις της Οργανικής Χημείας. Από αυτό παρασκευάζονται πάρα πολλές ενώσεις. ΧΗΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ Αντιδράσεις προσθήκης σε ενώσεις με τριπλό δεσμό ανάμεσα σε C Γίνονται με ανάλογο τρόπο με αυτόν που γίνεται και η προσθήκη στο διπλό δεσμό. Ισχύει και για τη περίπτωση αυτήν, ο κανόνας του Μarkovnikov. Παραδείγματα η προσθήκη Η2 σε αλκίνια γίνεται σε δύο στάδια CH CH + H2 CH2 =CH2 CH2=CH2 + H2 CH3 - CH3
Σε δύο στάδια γίνεται και η προσθήκη υδραλογόνου κατά την οποία εφαρμόζεται ο κανόνας του Markovnikov CH CH + HX CH2 = CHX CH2 = CHX + HX CH3-CHX2 Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η προσθήκη του νερού στα αλκίνια CH CH + H-OH [ CH2 = CH-OH ] CH3CH=O HgSO4 R-C CH + H-OH [ R- C =CH- OH ] R-C = O HgSO4 CH3 Το ακετυλένιο δίνει αλδεΰδη και τα υπόλοιπα αλκίνια κετόνη. καύση ακετυλενίου C 2H 2 + 5 /2 O 2 2 CO 2 + H 2O εμφανίζεται ο οξυακετυλενική φλόγα πολυμερισμός ακετυλενίου Fe τριμερισμός 3 C2H2 C6H6 ( βενζόλιο ) διμερισμός 2 CH CH CuCl, NH 4Cl CH 2 = CH C CH ( βινυλακετυλένιο ) αντιδράσεις όξινου υδρογόνου Ορισμένα αλκίνια, περιέχουν άτομα όξινου υδρογόνου. Πρόκειται για τα άτομα υδρογόνου, που είναι ενωμένα με τα άτομα του C που έχουν τον τριπλό δεσμό. Ο τύπος των αλκινίων αυτών είναι R-C C H. Δηλαδή, πρόκειται για τα αλκίνια που έχουν τον τριπλό δεσμό στην άκρη της ανθρακικής αλυσίδας. Ειδικά το ακετυλένιο ( H C C H ) περιέχει δύο άτομα όξινου υδρογόνου. Τα αλκίνια αυτά αντιδρούν με ορισμένα μέταλλα και εκλύουν αέριο Η 2. ( συμπεριφέρονται κατά κάποιο τρόπο σαν οξέα). R-C CH + Να R-C C - Νa + ½ H2 Στο ακετυλένιο, η αντίδραση γίνεται σε δύο στάδια και τα προϊόντα που μπορεί να προκύψουν είναι Η-C C - Νa κατά το πρώτο στάδιο και Na - C C - Νa στο δεύτερο στάδιο.