Alkenai yra vertingos „pereinamosios“medžiagos. Su jų pagalba galite gauti alkanų, alkinų, halogenų darinių, alkoholių, polimerų ir kt. Pagrindinė nesočiųjų angliavandenilių problema yra beveik visiškas jų nebuvimas gamtoje; dažniausiai šios konkrečios serijos medžiagos yra išgaunamos laboratorijoje cheminės sintezės būdu. Norint suprasti alkenų gavimo reakcijų ypatybes, reikia suprasti jų struktūrą.
Kas yra alkenai?
Alkenai yra organinės medžiagos, susidedančios iš anglies ir vandenilio atomų. Šios serijos bruožas yra dvigubi kovalentiniai ryšiai: sigma ir pi. Jie nustato chemines ir fizines medžiagų savybes. Jų lydymosi temperatūra yra žemesnė nei atitinkamų alkanų. Be to, alkenai skiriasi nuo šios „bazinės“angliavandenilių serijos tuo, kad vyksta adityvinė reakcija, kuri atsiranda nutraukus pi jungtį. Jiems būdingi keturi izomerijos tipai:
- pagal dvigubo ryšio padėtį;
- dėl anglies skeleto pokyčių;
- tarpklasis (su cikloalkanais);
- geometrinė (cis- ir trans-).
Kitas pavadinimasnemažai medžiagų – olefinų. Taip yra dėl jų panašumo į polihidroksilines karboksirūgštis, kurių sudėtyje yra dviguba jungtis. Alkenų nomenklatūra skiriasi tuo, kad pirmasis atomas anglies grandinėje yra nulemtas daugybinės jungties išsidėstymo, kurios padėtis nurodoma ir medžiagos pavadinime.
Krekingas yra pagrindinis alkenų išgavimo būdas
Krekingas yra naftos rafinavimo aukštoje temperatūroje būdas. Pagrindinis šio proceso tikslas – išgauti mažesnės molekulinės masės medžiagas. Krekingas, kad susidarytų alkenai, įvyksta skaidant alkanus, kurie yra naftos produktų dalis. Tai įvyksta esant 400–700 °C temperatūrai. Šios reakcijos metu, norint gauti alkenus, be medžiagos, kuri buvo jos įgyvendinimo tikslas, susidaro alkanas. Bendras anglies atomų skaičius prieš ir po reakcijos yra vienodas.
Kiti pramoniniai alkenų gavimo būdai
Negalite toliau kalbėti apie alkenus nepaminėdami dehidrogenavimo reakcijos. Jam įgyvendinti imamas alkanas, kuriame, pašalinus du vandenilio atomus, gali susidaryti dviguba jungtis. Tai reiškia, kad metanas nepateks į šią reakciją. Todėl daugelis alkenų prasideda nuo etileno. Ypatingos reakcijos sąlygos yra aukštesnė temperatūra ir katalizatorius. Pastarasis gali veikti nikelis arba chromo (III) oksidas. Reakcijos rezultatas bus alkenas su atitinkamu anglies atomų skaičiumi ir bespalvės dujos (vandenilis).
Kitas pramoninis šios serijos medžiagų gavimo būdas yra alkinų hidrinimas. Ši alkenų gavimo reakcija vyksta aukštesnėje temperatūroje ir dalyvaujant katalizatoriui (nikeliui arba platinai). Hidrinimo mechanizmas pagrįstas vienos iš dviejų pateikto alkino pi jungčių nutraukimu, o po to sunaikinimo vietose pridedami vandenilio atomai.
Laboratorinis metodas naudojant alkoholį
Vienas iš paprasčiausių ir nebrangiausių būdų yra intramolekulinė dehidratacija, tai yra vandens pašalinimas. Rašant reakcijos lygtį verta atsiminti, kad ji bus vykdoma pagal Zaicevo taisyklę: vandenilis atsiskirs nuo mažiausiai hidrinto anglies atomo. Temperatūra turi būti aukštesnė nei 150°C. Kaip katalizatorių reikia naudoti medžiagas, turinčias higroskopinių savybių (galinčias ištraukti drėgmę), pavyzdžiui, sieros rūgštį. Hidroksilo grupės ir vandenilio atskyrimo vietoje susidarys dviguba jungtis. Reakcijos rezultatas bus atitinkamas alkenas ir viena vandens molekulė.
Laboratoriniai aureolių dariniai
Yra dar du laboratoriniai metodai. Pirmasis yra šarminio tirpalo veikimas alkano dariniams, kurių sudėtyje yra vienas halogeno atomas. Šis metodas vadinamas dehidrohalogenavimu, tai yra, vandenilio junginių pašalinimas su septintos grupės nemetaliniais elementais (fluoru, bromu, chloru, jodu). Reakcijos mechanizmo įgyvendinimas, kaip ir ankstesniu atveju, vyksta pagal taisyklęZaicevas. Katalizinės sąlygos yra alkoholio tirpalas ir aukštesnė temperatūra. Po reakcijos susidaro alkenas, šarminio metalo elemento druska ir halogenas, vanduo.
Antrasis metodas labai panašus į ankstesnįjį. Tai atliekama naudojant alkaną, kurio sudėtyje yra du halogenai. Tokią medžiagą veikia aktyvus metalas (cinkas arba magnis), esant alkoholio tirpalui ir aukštai temperatūrai. Reakcija vyks tik tuo atveju, jei dviejuose gretimuose anglies atomuose vandenilis bus pakeistas halogenu, jei sąlyga nesilaikoma, dviguba jungtis nesusidaro.
Kodėl vartoti cinką ir magnį? Reakcijos metu metalas oksiduojamas, kuris gali atiduoti du elektronus, pašalinami du halogenai. Jei vartojate šarminius elementus, jie reaguos su vandeniu, kuris yra alkoholio tirpalo dalis. Kalbant apie metalus, kurie yra po magnio ir cinko Beketovo serijoje, jie bus per silpni.
