Застосування. Етилен СН2=СН2 – безбарвний газ з дуже слабким запахом, малорозчинний у воді, з повітрям утворює вибухові суміші

Етилен СН₂=СН₂ – безбарвний газ з дуже слабким запахом, малорозчинний у воді, з повітрям утворює вибухові суміші, горить кіптявим полум’ям. Служить сировиною в промисловості для добування етанолу, етиленгліколю, оцтового альдегіду, поліетилену та ін.

Пропілен СН₂=СН-СН₃ – безбарвний газ зі слабким запахом. Широко використовується в промисловому органічному синтезу для добування ізопропілового спирту, гліцерину, ацетону, поліпропілену, та інших цінних органічних продуктів.

12.2.8. Дієнові вуглеводні (алкадієни). Типи алкадієнів.

ДІЄНОВІ ВУГЛЕВОДНІ або АЛКАДІЄНИ– це ненасичені вуг­леводні, що містять два подвійних вуглець - вуглецеві зв'язки.

Загальна формула алкадієнів C_nH_2n-2. Назви алкадієнів утворені від грецьких і латинських числівників з додаванням суфікса – дієн.

Залежно від взаємного розташування подвійних зв'язків дієни по­діляються на три типи:

1) вуглеводні з кумульованими подвійними зв'язками, тобто примикаючими до одного атома вуглецю. Наприклад, пропадієн CH₂=C=CH₂;

2) вуглеводні з ізольованими подвійними зв'язками, тобто розді­ле­ни­ми двома і більш простими зв'язками. Наприклад, пентадієн -1, 4 CH₂=CH–CH₂–CH=CH₂;

3) вуглеводні із зв'язаними (спряженими) подвійними зв'язками, тобто розділеними одним простим зв'язком. Наприклад, бутадієн -1, 3 CH₂=CH–CH=CH₂

Найбільший інтерес представляють вуглеводні із зв'язаними подвійними зв'язками.

12.2.9. Одержання алкадієнів

Вуглеводні із зв'язаними подвійними зв'язками одержують:

1) дегідруванням алканів, що містяться в природному газі і газах нафтопереробки, при пропусканні їх над нагрітим каталізатором:

CH₃–CH₂–CH₂–CH₃ –– ^{~600°С; Cr2O3, Al2O3} ® CH₂=CH–CH=CH₂ + 2H₂

бутан бутадієн-1, 3

CH3–CH–CH2–CH3 –– ~600°С; Cr2O3, Al2O3 ® CH2=C–CH=CH2 + 2H2 I I CH3 CH3

2-метилбутан 2-метилбутадієн-1, 3

2) дегідруванням і дегідратацією етилового спирту при пропу­сканні пари спирту над нагрітими каталізаторами (метод акад. С.В.Ле­бедєва)

2CH₃CH₂OH –– ^{~450°С; ZnO, Al2O3} ® CH₂=CH–CH=CH₂ + 2H₂O + H₂

етанол бутадієн-1, 3

12.2.10. Хімічні властивості алкадієнів

Атоми вуглецю в молекулі бутадієну знаходяться в sp² – гібри­д­ному стані, що означає розташування цих атомів в одній площині і наявність біля кожного з них однієї p-орбіталі, зайнятої одним електроном і розташованої перпендикулярно до згаданої площини.

a)	б)
Рис. 8. Схематичне зображення будови молекул бутадієну(а) і вид моделі зверху (б). Перекриття електронних хмар між С1–С2 і С3–С4 більше, ніж між С2–С3.

p - Орбіталі всіх атомів вуглецю перекриваються один з одним, тобто не тільки між першим і другим, третім і четвертим атомами, але і також між другим і третім. Звідси видно, що зв'язок між другим і третім атомами вуглецю не є простим s- зв'язком, а володіє деякою густиною p- електронів, тобто слабким характером подвійного зв'яз­ку. Це означає, що s- електрони не належать строго певним парам атомів вуглецю. В молекулі відсутні в класичному розумінні оди­нар­ні і подвійні зв'язки, а спостерігається делокалізація р- елект­ронів, тобто рівномірний розподіл p- електронної густини по всій молекулі з утворенням єдиної p- електронної хмари.

Таким чином, молекула бутадiєну-1, 3 характеризується системою зв'язаних подвійних зв'язків. Така особливість в будові дієнових вуглеводнів робить їх здатними приєднувати різні реагенти не тільки до сусідніх вуглецевих атомів (1, 2- приєднання), але і до двох кінців зв'язаної системи (1, 4- приєднання) з утворенням подвійного зв'язку між другим і третім вуглецевими атомами. Відзначимо, що дуже часто продукт 1, 4- приєднання є основним.

Розглянемо реакції галогенування і гідрогалогенування зв'я­за­них дієнів.

Як видно, реакції бромування і гідрохлорування призводять до продуктів 1, 2- і 1, 4- приєднання, причому кількість останніх залежить, зокрема, від природи реагенту і умов проведення реакції.

Важливою особливістю зв'язаних дієнових вуглеводнів є, крім того, їх здатність вступати в реакцію полімеризації. Полімеризація, як і у олефінів, здійснюється під впливом каталізаторів або ініціаторів. Вона може протікати по схемах 1, 2- і 1, 4- приєднання.

 

Полімеризація дієнових сполук

У спрощеному вигляді реакцію полімеризації бутадієну -1, 3 по схемі 1, 4 приєднання можна представити таким чином:

––––►

.

У полімеризації беруть участь обидва подвійні зв'язки дієну. В процесі реакції вони розриваються, пари електронів, створюючі s- зв'язки роз'єднуються, після чого кожний неспарений електрон бере участь в утворенні нових зв'язків: електрони другого і третього вуглецевих атомів в результаті узагальнення дають подвійний зв'язок, а електрони крайніх в ланцюзі вуглецевих атомів при узагальненні з електронами відповідних атомів іншої молекули мономера зв'язують мономери в полімерний ланцюжок.

 

У вільному стані дієнові вуглеводні не існують, але вони входять до складу полімерів природніх канчуків.

Натуральний каучук одержують із соку (латекса) каучуконосного дерева гевеї (тропічні ліси Бразилії).

цис – поліізопрен (каучук)

 

Синтетичний бутадієновий каучук вперше отриманий російсь­ким хіміком Лєбєдєвим в 1932 р. полімеризацією дивінілу

транс – поліізопрен (гутаперча)

Натуральний каучук володіє унікальним комплексом властивостей: високою текучістю, стійкістю до зносу, клейкістю, водо- і газо­непроникністю. Для надання каучуку необхідних фізико-механічних властивостей: міцності, еластичності, стійкості до дії розчинників і агресивних хімічних середовищ - каучук піддають ВУЛКАНІЗАЦІЇ (нагріванням до 110-140°С з сіркою). В спрощеному вигляді процес вулканізації каучуку можна представити таким чином:

 

 

Атоми сірки приєднуються по місцю розриву деяких подвійних зв'язків і лінійні молекули каучуку " зшиваються" в більш крупні тривимірні молекули - виходить гума, яка по міцності значно пере­вер­шує невулканізований каучук. Наповнені активною сажею каучу­ки у вигляді гум використовують для виготовлення автомобіль­них шин і інших гумових виробів.

 

12.2.11. Алкіни. Гомологічний ряд алкінів

АЦЕТИЛЕНОВІ ВУГЛЕВОДНІ (АЛКІНИ)– це органічні спо­лу­ки, які складаються тільки з вуглецю і водню і містять потрійний (≡) зв'язок.

 

Загальна формула алкінів C_nH_2n-2.

Назви алкінів походять від грецьких та латинських числівників з додаванням суфікса – ін (-ин).

Алкіни утворюють гомологічний ряд. Перший член гомологіч­но­го ряду алкінів – етин С₂Н₂ HC≡ CH (традиційна назва ацетилен, тому алкінові вуглеводні називають ще ацетиленовими).

 

Гомологічний ряд алкінів:
Назва	Формула
Етин (ацетилен)	C2H2
Пропін	C3H4
Бутин	C4H6
Пентин	C5H8
Гексин	C6H10