Химические свойства этиленовых углеводородов.

 

Полимеризация, поликонденсация

 

Задание 439(ш)
Какие углеводороды называют олефинами (алкенами)? Приведите пример. Какая общая формула выражает состав этих углеводородов? Составьте схему получения полиэтилена.
Решение:
Углеводороды, в молекуле которых помимо простых  связей углерод – углерод (С — С) и углерод - водород (С — Н) имеются углерод – углеродные  -связи, называются непредельными (алкенами или олефинами). Так как образование  -связи формально эквивалентно потере молекулой двух атомов водорода, то непредельные углеводороды содержат на 2n атомов водорода меньше, чем предельные.

Углеводороды, содержащие одну  -связь, т. е. двойную связь, называются алкенами (олефинами) или по первому члену ряда – этилену, этиленовыми углеводородами. Общая формула их гомологического ряда С_nH_2n.

К непредельным углеводородам относятся, например: этилен Н₂С = СН₂ (этилен); 

Н₃С — СН = СН₂ (пропилен).

Схема получения полиэтилена:

---

Задание 440(ш)
Какая общая формула выражает состав этиленовых углеводородов (олефинов или алкенов)? Какие химические реакции, наиболее характерны для них? Что такое полимеризация, поликонденсация? Чем отличаются друг от друга эти реакции?
Решение:
Состав этиленовых углеводородов (олефинов или алкенов) выражает общая формула С_nH_2n. 

Химические реакции, характерные для этиленовых углеводородов (олефинов или алкенов):

  а) Присоединение водорода:

СН₃—СН = СН₂ + Н₂ → СН₃—СН₂—СН₃
 ^{пропилен                             пропан}

  б) Присоединение галогенов:

СН₂ = СН₂ +Br₂ → Br—CH₂—CH₂—Br
^{этилен                             1,2-дибромэтан}  

  в) Присоединение галогеноводородов:

СН₃—СН = СН₂ + HBr → СН₃—СНBr— СН₃
                                     ^{2-бромропан}

Присоединение галогеноводорода протекает по правилу Марковникова (водород присоединяется к наиболее гидрогенизированному атому углерода, а галоген – к менее гидрогенизированному). В присутствии перекиси бромоводород присоединяется не по правилу Марковникова (эффект Хараша), водород присоединяется к наименее гидрогенизированному атому углерода:

г) Присоединение воды:

д) Присоединение серной кислоты:

е) Окисление алкенов KMnO₄ в нейтральной или в слабощелочной среде:

ж) Действие озона на алкены. В этой реакции образуются озониды, которые при гидролизе дают альдегиды или кетоны:

з) Полимеризация алкенов:

n(СН₂ = СН₂) → (—СН₂—СН₂—)n
                                                                  ^{этилен                   полиэтилен}                                                      

Полимеризация – это реакция, при которой происходит соединение одинаковых молекул (мономеров) в единую молекулу (полимер) без выделения простых веществ. Образующийся полимер имеет молекулярную массу, равную сумме молекулярных масс реагирующих молекул (мономеров). 

Поликонденсация – реакция, при которой соединение мономеров и образование полимеров происходит в результате взаимодействия функциональных групп и сопровождается выделением таких простых веществ как H₂O, HCl, NH₃ и т.д.. Следовательно, молекулярная масса полимера не равна сумме молекулярных масс мономеров.

---

Задание 441(ш)
В чем различия предельных и непредельных углеводородов? Составьте схему образования каучука из дивинила и стирола. Что такое вулканизация?
Решение:
У предельных углеводородов атомы углерода и водорода соединены между собой только  -связями, не содержат циклов, а в непредельных углеводородах помимо простых  -связей (С—С, С—Н) имеются углерод-углеродные  -связи, атомы углерода которых находятся в состоянии sp2-гибридизации. В предельных углеводородах все атомы углерода находятся в состоянии sp³-гибридизации. 
Схема образования каучука из дивинила и стирола:

---

Задание 447(ш)
Напишите уравнение реакции дегидратации пропилового спирта. Составьте схему полимеризации полученного углеводорода.
Решение:
Спирты могут подвергаться дегидратации с образованием алкенов:

СН₃–СН₂–СН₂–ОН  ⇔  СН₃–СН=СН₂ + Н₂О
        ^{пропанол=1                   пропилен}

Дегидратация спиртов происходит, например, при пропускании паров спирта над нагретой при 350 – 500 градусов Цельсия окисью алюминия.

При этом атом водорода отщепляется от углеводородного атома, соседнего с тем, при котором находится гидроксильная группа спирта. Это приводит к образованию непредельного углеводорода. В этой реакции также проявляется правило Зайцева: если есть выбор, водород отщепляется преимущественно от того соседнего углеродного атома, который содержит меньшее число атомов водорода. 

Схема полимеризации пропилена: 

---