Презентация на тему Непредельные углеводороды

Непредельные углеводороды.
Непредельные, или ненасыщенные, УВ содержат кратные углерод- углеродные связи
(>C=C<, -CΞC-)
Непредельными называются углеводороды, в молекулах которых имеются атомы углерода, связанные между собой двойными или тройными связями. Их также называют ненасыщенными углеводородами, так как их молекулы имеют меньшее число атомов водорода, чем насыщенные.

Непредельные углеводороды:
Алкены.
Алкадиены.
Алкины.

Алкены
Определение
алкенов
Изомерия
Номенклатура
Химические
свойства
Получение
Применение
Физические
свойства
Назад

Алкены ( олефины, этиленовые УВ) CnH2n, n>2
Алкены – это УВ, в молекулах которых два атома углерода находятся в состоянии Sp²-гибридизации и связаны друг с другом двойной связью.
Длина связи С=С в алкенах равна 0,134 нм.
Назад

Изомерия
Для алкенов возможны 4 типа изомерии:
Изомерия углеродной цепи
Изомерия положения двойной связи
Цис,- транс- изомерия
Классов соединений (циклоалканы)
Назад

Номенклатура
CnH2n
ан -- ен или илен
В качестве главной выбирают цепь, включающую двойную связь, даже если она не самая длинная.
Нумерация с того конца, к которому ближе двойная связь
Положение = связи указывают в конце, номером атома углерода, после которого она находится.
В начале названия – положение боковых цепей.
Исключение: пентан - пентен или амилен
Радикалы СН2=СН- винил
СН2=СН-СН2- аллил
Назад

Физические свойства
С2-С4 газы,
С5-С16 жидкости,
С>19 твердые,
р<1 г/см , мало растворимы в воде,
Ткип.(н)>Tкип.(разв.)
Ткип.(цис)>Tкип.(транс)
Назад

Химические свойства
Активны из-за наличия непрочной π- связи
Характерны реакции присоединения
Гидрирование( присоединение водорода)
СН3-СН=СН2 +Н2→ CH3-CH2-CH3(кат.Ni)
пропен пропан
Галогенирование( +Hal2 )
СН3-СН=СН2 +Br2 → CH3-CHBr-CH2Br
пропен 1,2- дибромпропан
качественная реакция
Гидрогалогенирование( +HHal)
CH2=CH2 + HCl→ CH3 – CH2Cl
этен хлорэтан

Присоединение галогенводородов к несимметричным алкенам происходит по правилу В.В. Марковникова
Правило Марковникова !!!
При присоединении полярных молекул (НHal, H2O) к несимметричным алкенам атом водорода присоединяется к атому углерода у кратной связи, связанному с большим числом атомов водорода.
CH3-CH=CH2 +HBr →CH3-CHBr-CH3
пропен 2-бромпропан
Гидратация (+Н2О) происходит по правилу Марковникова
СН2=СН2 +Н2О →СН3-СН2ОН (в кислой среде при нагревании) этанол (первичный спирт)
СН2=СН-СН2-СН3+Н2О→СН3-СНОН-СН2-СН3
бутен-1 бутанол-2 ( вторичный спирт )
II. Реакция окисления
Горение: а) полное ( избыток О2)
С2Н4 +3О2 → 2СО2 +2Н2О

б) неполное( недостаток кислорода)
C2H4 +2O2→2CO + 2H2O
C2H4 + O2→2C +2H2O
в)под действием окислителей типа KMnO4, K2Cr2O7
CH2=CH2 + ( O ) + H2O----- CH2 – CH2
l l
OH OH !!!
качественная реакция
алкилирование (присоединение алканов) кат.AlCl3, AlBr3, HF, H2SO4
CH2=CH2+ CH3-CH2-CH3→-CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 и
СH3-CH2-CH-CH3
l пентан
CH3
2-метилбутан

III.Реакции полимеризации.
Процесс полимеризации алкенов открыт А.М.Бутлеровым.
Полимеризацией называется процесс соединения одинаковых молекул (мономеров), протекающий за счет разрыва кратных связей, с образованием высокомолекулярного соединения (полимера)
Условия t, P, kat.
n CH2=CH2 → (-CH2-CH2-) n
мономер (этилен) полимер ( полиэтилен)
Назад

Исследования выдающегося русского химика Владимира Васильевича Марковникова явились блестящим подтверждением теории химического строения его учителя, А.М. Бутлерова. Результаты этих исследований послужили основой учения о взаимном влиянии атомов как одного из главных положений теории химического строения. В 1869 г. В.В. Марковников защитил докторскую диссертацию на тему « Материалы по вопросу о взаимном влиянии атомов в химических соединениях».
!!!

Реакция Вагнера. !
Реакцию окисления олефинов водным раствором перманганата калия открыл в 1888 г. русский химик с немецкой фамилией – Егор Егорович Вагнер. С помощью этой качественной реакции Е.Е. Вагнер доказал непредельный характер некоторых природных соединений: терпенов, лимонена, скипидара. С тех пор этот процесс носит имя ученого – реакция Вагнера.

Получение алкенов.
1)Крекинг нефтепродуктов С16Н34 --- С8Н18 + С8Н16( t )
2) Дегидрирование алканов ( де + гидр + ирование= удалять +водород +
+ действие) CnH2n+2 → CnH2n + H2 ( t, kat.) Отщепление водорода.
3) Гидрирование алкинов
CnH2n-2+ H2 → CnH2n ( kat. Ni, Pt )
4)Дегидратация спиртов (t, kat:H2SO4, H3PO4, Al2O3,
ZnCl2)
CH3-CH2OH →CH2=CH2 +H2O (170 , Н2SO4 конц.)
При дегидратации спиртов атом водорода отщепляется от атома углерода, связанного с наименьшим числом атомов водорода (правило А.М. Зайцева). !!!

5) Дегидрогалогенирование моногалогеналканов (-HHal)
действием твердой щелочи или ее спиртового раствора. Происходит по правилу Зайцева:
СН3-СН2-С(СН3)Cl-CH3 + KOH→CH3-CH=C(CH3)-CH3 +
2-метил-2-хлорбутан 2-метилбутен-2
KCl + H2O !!!!
6) Дегалогенирование (-2Наl) дигалогеналканов с атомами галогена у соседних атомов «С»действием Z n или Mq.
CH3-CH2-CHBr-CHBr-CH3 + Zn →CH3-CH2-CH=CH-CH3 +ZnBr2
2,3-дибромпентан пентен-2
Вместо цинка может быть использован натрий или магний.
Назад

Применение алкенов

Правило Зайцева
Эта закономерность открыта в 1875 г. выдающимся русским химиком, учеником и тезкой А.М. Бутлерова Александром Михайловичем Зайцевым и носит название правило Зайцева.
Реакция дегидратации – полная аналогия реакции дегидрогалогенирования.
Де+ гидро +галоген + ирование =
удалять + водород+ галоген + (действие).
Отщепление галогеноводорода.
Дегидратация отщепление воды.

Алкены.
Назовите по систематической номенклатуре:
СН2=СН-С(СН3)2СН3
а) 3,3 –диметилбутен-2, б) 2-диметилбутен -3,
в) 2,2- диметилбутен -3, г) 3,3- диметилбутен-1
Бромэтан может быть превращен в этилен:
а) взаимодействием с натрием
б)взаимодействием со спиртовым раствором щелочи
в) нагреванием с серной кислотой
г) взаимодействием с водородом
Реакция присоединения воды называется
а)гидрирования б) дегидратация в) гидратация г) дегидрирования
Какие вещества,названия которых приведены ниже, являются между собой гомологами?
а) этен б) 2-метилпропен в) 1,2- дихлорпропен г) 1-хлорпропен
Укажите названия алкенов, для которых возможна геометрическая изомерия:
а) 1,1-дихлорэтен б) 1,2-дихлорэтен в) винилхлорид г) бутен -2
Укажите значение относительной молекулярной массы для алкена
с 6-ю атомами углерода в молекуле:
а) 86 б) 84 в) 82 г) 80
Укажите типы реакций, в которые может вступать пропен:
а) полимеризации б) гидратации в) гидрирования г ) окисления
В отличие от пропана пропен реагирует
а) бромом б) бромной водой в) водой г) водородом

Домашнее задание.
Цветков
Хомченко № 20.1,20.2, 20.6(изомерия и номенклатура),2013,20.14,20.33,20.34.
Журин А. Левина Л. с.31 № 52.

Алкадиены
Понятие
алкадиенов
Классификация
Изомерия и
номенклатура
Химические
свойства
Получение
Назад

Диеновые углеводороды (алкадиены)
Диеновые УВ (алкадиены) – это УВ, в молекулах которых между атомами углерода имеются две двойные связи.
Общая формула:
CnH2n-2 , где n>3
Назад

Классификация
Диены с кумулированными связями
Две двойные связи находятся у одного атома углерода
СН2=С=СН2 пропадиен (аллен)
Диены с сопряженными связями
Двойные связи разделены одной одинарной связью
СН2=СН-СН=СН2 бутадиен-1,3
Диены с изолированными связями
Двойные связи разделены двумя или более одинарными связями
СН2=СН-СН2-СН=СН2 пентадиен-1,4
Назад

Изомерия и номенклатура
1)Структурная изомерия цепи СН3-СН=СН-СН=СН-СН3
гексадиен-2,4 СН3-СН=С(СН3)-СН=СН2
3 -метилпентадиен-1,3
2)Структурная изомерия взаимного положения двойных связей СН2=СН-СН2-СН=СН-СН3
гексадиен-1,4
СН2=СН-СН2-СН2-СН=СН2
гексадиен-1,5
3) Пространственная изомерия
4) Межклассовая изомерия СН=С-СН2-СН2-СН2-СН3
гексин-1 и его изомеры
Изомерия и номенклатура диенов на примере диенового углеводорода с эмпирической формулой С6Н10
Назад
цис-3-метилпентадиен- 1,3
транс-3-метилпентадиен- 1,3

Химические свойства
1) Реакции присоединения:
а) галогенирование
СН2=СН-СН=СН2+Br2(H2O)→CH2Br-CH=CH-CH2Br+
бутадиен-1,3 1,4-дибромбутен-2
+ Br2(H20)→CH2Br-CHBr-CHBr-CH2Br
1,2,3,4-тетрабромбутан
Бромная вода обесцвечивается.
Присоединение идет в положение 1 и 4, а между атомами 2 и 3 образуется новая двойная связь.
б) гидрогалогенирование
СН2=СН-СН=СН2 +НCl →CH3-CH=CH-CH2Cl
бутадиен-1,3 1-хлорбутен -2
в)гидрирование ( +Н2)
СН2=СН-СН=СН2 +Н2 →СН3-СН=СН-СН3
бутадиен -1,3 бутен-2
2) Полимеризация
СН2=СН-СН=СН2 → (-СН2-СН=СН-СН2-)n
полибутадиен (бутадиеновый каучук)
Назад

Получение алкадиенов
1)Каталитическое дегидрирование
а) алканов
СН3-СН2-СН2 –СН3 →СН2=СН-СН=СН2 +2Н2
(условия: Cr2O3/Al2O3,700)
б)алкенов СН2=СН-СН2-СН3-→ СН2=СН-СН=СН2 + Н2
2) По способу Лебедева.
2С2Н5ОН →СН2=СН-СН=СН2+2Н2О+Н2
!!!
Назад

В начале ХХ в. в связи с резким подорожанием натурального каучука возникла острая необходимость в разработке доступного и экономичного способа получения диенов.
В 1926 г. в Советском Союзе был объявлен конкурс на лучший способ получения синтетического каучука. Сроки и условия конкурса были достаточно жесткими.

Победителем оказалась группа химиков под руководством профессора Военно-медицинской академии г. Ленинграда Сергея Васильевича Лебедева. В качестве сырья использовался этиловый спирт.
Этот способ получения бутадиена-1,3 получил название метода Лебедева и долгое время использовался в промышленности.

Понятие о терпенах
Каучук- не единственное природное производное изопрена. В природе существует множество углеводородов, структурными фрагментами которых является изопрен. Общее «родовое» название терпены. Общая формула-(С5Н8)n. Терпены очень широко распространены в природе. Многие являются составной частью эфирных масел, придающих растениям специфический аромат. Оцимен содержится в базилике, а лимонен - в кожуре цитрусовых.

Эфирными маслами называют нерастворимые в воде маслообразные продукты, которые в отличие от жирных масел полностью испаряются и не оставляют следов на бумаге. Их используют в производстве душистых веществ, для ароматизации косметических средств. Первые рецептуры таких композиций относятся ко временам царя Хаммурапи (2100г. до н.э.) Сквален выделяют из печени акулы.

β-каротин содержит длинную цепочку сопряженных двойных связей. Такие фрагменты называют хромофорными группами.
Подобные молекулы окрашивают в желтый цвет лепестки шафрана,
в золотой - сладкую кукурузу,
в оранжевый - апельсиновый сок,
в розовый - мясо лосося. β-каротин содержится в моркови, которая имеет такую характерную окраску. Витамины группы А - производные терпенов. При недостатке витамина А возникает ослабление зрения. Поэтому сырая морковь и морковный сок так полезны для глаз.

Алкадиены
1. Укажите число - связей в молекуле 1,3- бутадиена:
а) 8 б) 9 в) 7 г) 5
2.Молярная масса алкадиена равна 82 г/моль. Сколько атомов водорода содержится в молекуле алкадиена?
а) 10 б) 12 в) 14 г) 8
3) В молекуле алкадиена 6 атомов углерода. Укажите значение относительной молекулярной массы алкадиена:
а) 86 б) 84 в) 82 г) 80
4) Какой продукт преимущественно образуется при взаимодействии 1 моль 1,3- бутадиена с 1 моль брома при комнатной температуре
а) 1,4 –дибромбутен-2 б) 1,2 –дибромбутен-1
в) 3,4 –дибромбутен-1 г) 1,2,3,4 – тетрабромбутан
5) Укажите схемы реакций, в которых продуктом может быть
1,3 –бутадиен
а) СН3-СН(СН3) – СН2 –СН3 ---- (дегидрирование)
б) СН3 –СН2 –СН2 СН3 ---( кат. t)
в) 2 СН3 – СН2Cl + 2Na ---- ( t)
г) 2С2 Н5ОН ----- (кат,t )
6) С какими веществами реагирует 1,3 –бутадиен?
а) бром б ) водород в ) кислород г ) хлороводород
7) При полном гидрировании бутадиена -1,3 образуется:
а) бутен б) бутан в) изопрен г) бутен-2
8) Реакцией Лебедева называется реакция получения:
а) 1.3- бутадиена из этилена б) 1,3 –бутадиена из винилхлорида
в) 1,3 –бутадиена из бутана г) 1,3 –бутадиена из этанола
9) В результате вулканизации каучука можно получить:
а) гуттаперчу б) резину в) эбонит г) фенопласт
10) Укажите формулу элементарного звена бутадиенового каучука:
а) СН2=СН-СН=СН2 б) -СН2-СН-СН-СН2- в) -СН2-СН=СН-СН2 г ) -СН2=СН –СН=СН2-

Алкины
Определение
алкинов
Изомерия
Номенклатура
Химические
свойства
Получение
Применение
Физические
свойства
Назад

Алкины (ацетиленовые УВ)
Алкины – это углеводороды, в молекулах которых два атома углерода находятся в состоянии SP-гибридизации и связаны друг с другом тройной связью. Общая формула:CnH2n-2, n>2
Длина связи в алкинах равна
0,120 нм.
Назад

Изомерия
Углеродного скелета с «С» >5
CНΞС-СН2-СН2-СН3 СНΞС-СН –СН3
бутин-1 СН3 3-метилбутин-1
Положения тройной (кратной) связи
СНΞС-СН2-СН3 СН3-СΞС-СН3
бутин-1 бутин-2
Классов соединений (алкадиены)
СНΞС-СН2-СН3 СН2=СН-СН=СН2
бутин-1 бутадиен-1,3
Пространственной изомерии нет
Назад

Номенклатура
АН → ИН
Выбор главной цепи и начало нумерации определяется тройной связью
Правила составления названий алкинов по международной номенклатуре аналогичны правилам для алкенов.
Назад

Физические свойства
С2-С4-газы, С5-С16-жидкости,С>17 твердые вещества, растворимость в воде небольшая, но больше чем у алкенов и алканов, р<1г/ см,
Ткип( Н) > Т кип (разв), с увеличением Мr Tкип увеличивается.
Назад

Химические свойства алкинов.
Алкины во многих реакциях обладают большей реакционной способностью,чем алкены. Для алкинов,как и для алкенов, характерны реакции присоединения. Так как тройная связь содержит две π-связи, алкины могут вступать в реакции двойного присоединения (присоединять 2 молекулы реагента по тройной связи). Присоединение несимметричных реагентов к несимметричным алкинам происходит по правилу Марковникова.

I.Реакции присоединения:
1.Присоединение водорода (гидрирование)
На I ступени образуются алкены, на II cтупени-
алканы:
С 2 H 2 + Н2 → СН2=СН2
(кат. Pt, Pd, Ni, t=150)
CН2=СН2 +Н2→СН3-СН3
Суммарное уравнение:
С 2Н 2+2Н2 →СН3-СН3
2.Присоединение галогенов (галогенирование)
На I ступени образуются дигалогеналкены, на II- тетрагалогеналканы:
С 4Н 6 + Br2→CН Br =С Br -СН2-СН3
бутин -1 ( Н2О) 1,2-дибромбутен-1
СНBr=СBr-СН2-СН3 +Br2---CHBr2-CBr2-CH2-CH3
( H2O) 1,1,2,2-тетрабромбутан
Реакция алкинов с бромной водой – качественная реакция на алкины. Бромная вода обесцвечивается.

3.Присоединение галогеноводородов (гидрогалогенирование)
На I ступени образуются моногалогеналкены,
на II –дигалогеналканы:
С 2Н 2 + НCl →CH2=CHCl+HCl→CH3-CHCl2
хлорэтен 1,1-дихлорэтан
(Cu, Hg )
4.Присоединение воды (гидратация)
Происходит по правилу Марковникова. Ацетилен образует альдегид, его гомологи –кетоны (реакция М.Г. Кучерова):
С 2Н2 + НОН→ СН3-СОН
кат.Hg этаналь
С 3Н4 + НОН→ СН3-С-СН3
О пропанон (ацетон)

Реакция с KMnO4 является качественной реакцией на алкины. Раствор KMnO4 обесцвечивается.

Кислотные свойства ацетиленовых углеводородов.
Атом водорода в ацетилене и его гомологах, содержащих тройную связь на конце молекулы, довольно подвижен. Он может замещаться на металл, связанный с органическим остатком ионной связью. Продукты замещения можно отнести к классу солей, они называются ацетиленидами.
С 2Н2 + 2 Na--- C 2Na2 + H2 ( в присутствии NH3)
Реакция получения ацетиленидов серебра и меди (I) позволяет отличить алкины с концевой тройной связью от алканов, алкенов и алкинов с тройной связью в середине углеродной цепи.
С 2Н 2+ Ag2O --- C 2Ag 2 + H2O
(хлопья серого осадка)
Во влажном состоянии ацетиленид серебра безопасен, а при высыхании сильно взрывается от удара или поджигания.

III. Реакции полимеризации.
Очень длинные цепи молекулы ацетилена образуют с трудом, а вот несколько молекул (от двух до пяти ) соединяются друг с другом относительно легко. Впервые подобную реакцию в 1866г. Осуществил М. Бертло. При нагревании ацетилена до 600 градусов С ему удалось получить небольшое количество бензола. Спустя 60 лет русский химик Николай Дмитриевич Зелинский обнаружил, что катализатором данной реакции является углерод (активированный уголь). С тех пор эта реакция носит имя Н.Д.Зелинского.
3С2Н2-----С6Н6 бензол
Назад

!!!В 1955г. Д. Натта с сотрудниками синтезировал полиацетилен, представлявший собой смесь цис-, трансизомеров: цис-полиацетилен, красного цвета, менее устойчив, транс- полиацетилен, синего цвета, более устойчив. Полиацетилен открыл новую эру токопроводящих полимеров. В 1976г. в лаборатории японского ученого Хидэки Сиракавы было сделано удивительное открытие. Если пленку из этого материала обработать иодом, получается золотистое покрытие с металлическим блеском, которое проводит электрический ток в миллиард раз лучше, чем сам полиацетилен! Эти материалы используются в сотнях электронных и звуковоспроизводящих устройств.

Получение алкинов
Пиролиз метана (метановый способ)
.В 1868 г. М. Бертло, пропуская через метан электрический разряд, обнаружил в смеси образующихся газов ацетилен.
2СН4 →С2Н2 + 3Н2
Дегидрогалогенирование дигалогеналканов
В 60-х гг.XIXв. Молодым русским ученым М. Мясникову и В. Савичу удалось получить ацетилен взаимодействием 1,2-дибромэтана с кипящим спиртовым раствором гидроксида калия
СН2Br-CH2Br +KOH (спирт. р-р) →CH2=CHBr +KBr +H2O
CH2=CHBr + KOH (спирт.р-р) →С2Н2 +KBr + H2O
Карбидный способ
В 1836г. английский химик Э.Дэви получил бесцветный газ, горящий красноватым коптящим пламенем при действии воды на карбид кальция
CaC2 + 2 H2O → Ca(OH)2 +C2H2 (ацетилен)
Назад

Применение ацетилена