Alkēni ir vērtīgas "pārejas" vielas. Ar to palīdzību jūs varat iegūt alkānus, alkīnus, halogēna atvasinājumus, spirtus, polimērus un citus. Galvenā nepiesātināto ogļūdeņražu problēma ir to gandrīz pilnīga neesamība dabā; lielākoties šīs sērijas vielas tiek iegūtas laboratorijā ķīmiskās sintēzes ceļā. Lai saprastu alkēnu iegūšanas reakciju iezīmes, jums ir jāsaprot to struktūra.
Kas ir alkēni?
Alkēni ir organiskas vielas, kas sastāv no oglekļa un ūdeņraža atomiem. Šīs sērijas iezīme ir dubultās kovalentās saites: sigma un pi. Tie nosaka vielu ķīmiskās un fizikālās īpašības. To kušanas temperatūra ir zemāka nekā atbilstošajiem alkāniem. Arī alkēni no šīs "pamata" ogļūdeņražu sērijas atšķiras ar pievienošanās reakciju, kas rodas, pārtraucot pi saiti. Tos raksturo četri izomērijas veidi:
- atbilstoši dubultās saites pozīcijai;
- par izmaiņām oglekļa karkasā;
- starpklase (ar cikloalkāniem);
- ģeometriski (cis- un trans-).
Cits nosaukums šimvairākas vielas - olefīnus. Tas ir saistīts ar to līdzību ar daudzvērtīgajām karbonskābēm, kuru sastāvā ir dubultā saite. Alkēnu nomenklatūra atšķiras ar to, ka pirmais atoms oglekļa ķēdē tiek noteikts pēc daudzkārtējas saites izvietojuma, kuras atrašanās vieta ir norādīta arī vielas nosaukumā.
Krekinšana ir galvenais alkēnu iegūšanas veids
Krekinšana ir eļļas rafinēšanas veids augstā temperatūrā. Šī procesa galvenais mērķis ir iegūt vielas ar mazāku molekulmasu. Plaisāšana, lai iegūtu alkēnus, notiek alkānu sadalīšanās laikā, kas ir daļa no naftas produktiem. Tas notiek temperatūrā no 400 līdz 700 °C. Šīs reakcijas gaitā, lai iegūtu alkēnus, papildus vielai, kas bija tās īstenošanas mērķis, veidojas alkāns. Kopējais oglekļa atomu skaits pirms un pēc reakcijas ir vienāds.
Citas rūpnieciskās metodes alkēnu iegūšanai
Jūs nevarat turpināt runāt par alkēniem, nepieminot dehidrogenēšanas reakciju. Tā īstenošanai tiek ņemts alkāns, kurā pēc divu ūdeņraža atomu likvidēšanas var veidoties dubultsaite. Tas nozīmē, ka metāns neiekļūs šajā reakcijā. Tāpēc vairāki alkēni sākas no etilēna. Īpaši reakcijas nosacījumi ir paaugstināta temperatūra un katalizators. Niķelis vai hroma (III) oksīds var darboties kā pēdējais. Reakcijas rezultāts būs alkēns ar atbilstošu oglekļa atomu skaitu un bezkrāsaina gāze (ūdeņradis).
Vēl viena rūpnieciska metode šīs sērijas vielu iegūšanai ir alkīnu hidrogenēšana. Šī alkēnu iegūšanas reakcija notiek paaugstinātā temperatūrā un ar katalizatora (niķeļa vai platīna) piedalīšanos. Hidrogenēšanas mehānisms ir balstīts uz vienas no divām piedāvātā alkīna pi saitēm pārraušanu, pēc tam iznīcināšanas vietās tiek pievienoti ūdeņraža atomi.
Laboratorijas metode, izmantojot spirtu
Viens no vienkāršākajiem un lētākajiem veidiem ir intramolekulārā dehidratācija, tas ir, ūdens izvadīšana. Rakstot reakcijas vienādojumu, ir vērts atcerēties, ka tas tiks veikts saskaņā ar Zaiceva likumu: ūdeņradis atdalīsies no vismazāk hidrogenētā oglekļa atoma. Temperatūrai jābūt virs 150°C. Kā katalizators ir jāizmanto vielas ar higroskopiskām īpašībām (kas spēj izvilkt mitrumu), piemēram, sērskābe. Hidroksilgrupas un ūdeņraža atdalīšanas vietā veidosies dubultsaite. Reakcijas rezultāts būs atbilstošais alkēns un viena ūdens molekula.
Laboratorijā ražoti halo atvasinājumi
Ir vēl divas laboratorijas metodes. Pirmais ir sārma šķīduma iedarbība uz alkāna atvasinājumiem, kuru sastāvā ir viens halogēna atoms. Šo metodi sauc par dehidrohalogenēšanu, tas ir, ūdeņraža savienojumu likvidēšanu ar septītās grupas nemetāliskiem elementiem (fluoru, bromu, hloru, jodu). Reakcijas mehānisma ieviešana, tāpat kā iepriekšējā gadījumā, notiek saskaņā ar noteikumuZaicevs. Katalītiskie apstākļi ir spirta šķīdums un paaugstināta temperatūra. Pēc reakcijas veidojas alkēns, sārmu metālu elementa sāls un halogēns, ūdens.
Otrā metode ir ļoti līdzīga iepriekšējai. To veic, izmantojot alkānu, kura sastāvā ir divi halogēni. Šādu vielu ietekmē aktīvs metāls (cinks vai magnijs) spirta šķīduma un paaugstinātas temperatūras klātbūtnē. Reakcija notiks tikai tad, ja ūdeņradis tiks aizstāts ar halogēnu pie diviem blakus esošajiem oglekļa atomiem, ja nosacījums nav izpildīts, tad dubultsaite neveidojas.
Kāpēc lietot cinku un magniju? Reakcijas laikā metāls tiek oksidēts, kas var nodot divus elektronus, un tiek izvadīti divi halogēni. Ja lietojat sārmainus elementus, tie reaģēs ar ūdeni, kas ir daļa no spirta šķīduma. Kas attiecas uz metāliem, kas Beketova sērijā ir pēc magnija un cinka, tie būs pārāk vāji.
