Características del doble enlace de los alquenos. Propiedades químicas de los alquenos. Propiedades químicas de los hidrocarburos aromáticos.
El alqueno más simple es el eteno C 2 H 4. Según la nomenclatura de la IUPAC, los nombres de los alquenos se forman a partir de los nombres de los alcanos correspondientes reemplazando el sufijo "-ano" por "-eno"; La posición del doble enlace se indica con un número arábigo.
Estructura espacial del etileno.
Con el nombre del primer representante de esta serie, etileno, estos hidrocarburos se denominan etileno.
Nomenclatura e isomería
Nomenclatura
Los alquenos de estructura simple suelen denominarse reemplazando el sufijo -ano en los alcanos por -ileno: etano - etileno, propano - propileno, etc.
Según la nomenclatura sistemática, los nombres de los hidrocarburos de etileno se obtienen reemplazando el sufijo -ano en los alcanos correspondientes por el sufijo -eno (alcano - alqueno, etano - eteno, propano - propeno, etc.). La elección de la cadena principal y el orden de denominación son los mismos que para los alcanos. Sin embargo, la cadena debe incluir necesariamente un doble enlace. La numeración de la cadena comienza desde el extremo más cercano a esta conexión. Por ejemplo:
A veces también se utilizan nombres racionales. En este caso, se consideran etileno sustituido todos los hidrocarburos alquenos:
Los radicales insaturados (alquenos) se denominan con nombres triviales o mediante nomenclatura sistemática:
H 2 C = CH - - vinilo (etenilo)
H 2 C = CH - CH 2 - -alilo (propenil-2)
Isomería
Los alquenos se caracterizan por dos tipos de isomería estructural. Además de la isomería asociada con la estructura del esqueleto carbonado (como en los alcanos), la isomería aparece dependiendo de la posición del doble enlace en la cadena. Esto conduce a un aumento en el número de isómeros en la serie de alquenos.
Los dos primeros miembros de la serie homóloga de los alquenos (etileno y propileno) no tienen isómeros y su estructura se puede expresar de la siguiente manera:
H 2 C = CH 2 etileno (eteno)
H 2 C = CH - CH 3 propileno (propeno)
Isomería de posición de enlace múltiple
H 2 C = CH - CH 2 - CH 3 buteno-1
H 3 C - CH = CH - CH 3 buteno-2
Isomería geométrica: cis, transisomería.
Esta isomería es típica de compuestos con doble enlace.
Si un enlace σ simple permite la rotación libre de los eslabones individuales de la cadena de carbono alrededor de su eje, entonces dicha rotación no ocurre alrededor de un doble enlace. Esta es la razón de la aparición de formas geométricas ( cis-, trans-) isómeros.
La isomería geométrica es uno de los tipos de isomería espacial.
Los isómeros en los que los mismos sustituyentes (en diferentes átomos de carbono) se encuentran en un lado del doble enlace se denominan isómeros cis y en el lado opuesto, isómeros trans:
cis- Y trance- Los isómeros difieren no sólo en su estructura espacial, sino también en muchas propiedades físicas y químicas. Trance- Los isómeros son más estables que cis- isómeros.
Preparación de alquenos
Los alquenos son raros en la naturaleza. Normalmente, los alquenos gaseosos (etileno, propileno, butilenos) se aíslan de los gases de refinación de petróleo (durante el craqueo) o gases asociados, así como de los gases de coquización del carbón.
En la industria, los alquenos se obtienen por deshidrogenación de alcanos en presencia de un catalizador (Cr 2 O 3).
Deshidrogenación de alcanos.
H 3 C - CH 2 - CH 2 - CH 3 → H 2 C = CH - CH 2 - CH 3 + H 2 (buteno-1)
H 3 C - CH 2 - CH 2 - CH 3 → H 3 C - CH = CH - CH 3 + H 2 (buteno-2)
Entre los métodos de producción de laboratorio, se pueden destacar los siguientes:
1. Eliminación de haluros de hidrógeno de haluros de alquilo bajo la acción de una solución alcalina alcohólica sobre ellos:
2. Hidrogenación de acetileno en presencia de un catalizador (Pd):
HC ≡ CH + H 2 → H 2 C = CH 2
3. Deshidratación de alcoholes (eliminación de agua).
Como catalizador se utilizan ácidos (sulfúrico o fosfórico) o Al 2 O 3:
En tales reacciones, el hidrógeno se separa del menos hidrogenado (el más menosátomos de hidrógeno) átomo de carbono (regla de A.M. Zaitsev):
Propiedades físicas
Las propiedades físicas de algunos alquenos se muestran en la siguiente tabla. Los primeros tres representantes de la serie homóloga de alquenos (etileno, propileno y butileno) son gases, comenzando con C 5 H 10 (amileno o penteno-1) son líquidos y con C 18 H 36 son sólidos. A medida que aumenta el peso molecular, aumentan los puntos de fusión y ebullición. Los alquenos de estructura normal hierven a una temperatura más alta que sus isómeros, que tienen una estructura iso. Puntos de ebullición cis-isómeros superiores a trance-isómeros, y los puntos de fusión son los opuestos.
Los alquenos son poco solubles en agua (sin embargo, mejores que los alcanos correspondientes), pero bien solubles en disolventes orgánicos. El etileno y el propileno arden con una llama humeante.
Propiedades físicas de algunos alquenos.
Nombre |
t pl,°С |
t kip, °C |
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Etileno (eteno) |
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Propileno (propeno) |
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Butileno (buteno-1) |
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cis-buteno-2 |
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Trans-buteno-2 |
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Isobutileno (2-metilpropeno) |
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Amileno (penteno-1) |
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Hexileno (hexeno-1) |
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Heptileno (hepteno-1) |
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Octileno (octeno-1) |
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Nonileno (noneno-1) |
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Decileno (deceno-1) |
Los alquenos son ligeramente polares, pero se polarizan fácilmente.
Propiedades químicas
Los alquenos son muy reactivos. Su Propiedades químicas determinado principalmente por el doble enlace carbono-carbono.
El enlace π, al ser el menos fuerte y más accesible, se rompe por la acción del reactivo y las valencias liberadas de los átomos de carbono se gastan en unir los átomos que forman la molécula del reactivo. Esto se puede representar como un diagrama:
Así, durante las reacciones de adición, el doble enlace se rompe como por la mitad (permaneciendo el enlace σ).
Además de la adición, los alquenos también se caracterizan por reacciones de oxidación y polimerización.
Reacciones de suma
Más a menudo, las reacciones de adición se desarrollan según el tipo heterolítico, siendo reacciones de adición electrófilas.
1. Hidrogenación (adición de hidrógeno). Los alquenos, al agregar hidrógeno en presencia de catalizadores (Pt, Pd, Ni), se convierten hidrocarburos saturados- alcanos:
H2C = CH2 + H2 → H 3 C - CH 3 (etano)
2. Halogenación (adición de halógenos). Los halógenos se añaden fácilmente en el sitio de escisión del doble enlace para formar derivados dihalógenos:
H 2 C = CH 2 + Cl 2 → ClH 2 C - CH 2 Cl (1,2-dicloroetano)
La adición de cloro y bromo es más fácil y el yodo es más difícil. El flúor reacciona explosivamente con los alquenos, así como con los alcanos.
Compárese: en los alquenos, la reacción de halogenación es un proceso de adición, no de sustitución (como en los alcanos).
La reacción de halogenación normalmente se lleva a cabo en un disolvente a temperatura normal.
La adición de bromo y cloro a los alquenos se produce mediante un mecanismo iónico más que radical. Esta conclusión se deriva del hecho de que la tasa de adición de halógenos no depende de la irradiación, la presencia de oxígeno y otros reactivos que inician o inhiben procesos radicales. Basado gran número Los datos experimentales de esta reacción sugirieron un mecanismo que involucra varias etapas secuenciales. En la primera etapa, la polarización de la molécula de halógeno se produce bajo la acción de electrones de enlace π. El átomo de halógeno, que adquiere una determinada carga positiva fraccionada, forma con los electrones del enlace π un intermedio inestable, llamado complejo π o complejo de transferencia de carga. Cabe señalar que en el complejo π el halógeno no forma un enlace direccional con ningún átomo de carbono específico; en este complejo se realiza simplemente la interacción donante-aceptor del par de electrones del enlace π como donante y el halógeno como aceptor.
El complejo π luego se transforma en un ion bromonio cíclico. Durante la formación de este catión cíclico, se produce la escisión heterolítica del enlace Br-Br y se forma un vacío. R-el orbital sp 2 del átomo de carbono hibridado se superpone con R-orbital del “par libre” de electrones del átomo de halógeno, formando un ion bromonio cíclico.
En la última, tercera etapa, el anión bromo, como agente nucleofílico, ataca uno de los átomos de carbono del ion bromonio. El ataque nucleofílico por el ion bromuro conduce a la apertura del anillo de tres miembros y a la formación de un dibromuro vecinal ( víctima-cerca). Esta etapa puede considerarse formalmente como una sustitución nucleofílica de SN 2 en el átomo de carbono, donde el grupo saliente es Br+.
El resultado de esta reacción no es difícil de predecir: el anión bromo ataca al carbocatión para formar dibromoetano.
La rápida decoloración de una solución de bromo en CCl4 sirve como una de las pruebas más simples de insaturación, ya que los alquenos, alquinos y dienos reaccionan rápidamente con el bromo.
La adición de bromo a alquenos (reacción de bromación) es una reacción cualitativa a hidrocarburos saturados. Cuando los hidrocarburos insaturados pasan a través de agua con bromo (una solución de bromo en agua), el color amarillo desaparece (en el caso de los hidrocarburos saturados, permanece).
3. Hidrohalogenación (adición de haluros de hidrógeno). Los alquenos añaden fácilmente haluros de hidrógeno:
H2C = CH2 + HBr → H3C - CH2Br
La adición de haluros de hidrógeno a homólogos de etileno sigue la regla de V.V Markovnikov (1837 - 1904): cuando condiciones normales el hidrógeno de un haluro de hidrógeno se une por el doble enlace al átomo de carbono más hidrogenado, y el halógeno al menos hidrogenado:
La regla de Markovnikov puede explicarse por el hecho de que en los alquenos asimétricos (por ejemplo, en el propileno), la densidad de electrones se distribuye de manera desigual. Bajo la influencia del grupo metilo unido directamente al doble enlace, la densidad electrónica se desplaza hacia este enlace (hacia el átomo de carbono más externo).
Como resultado de este desplazamiento, el enlace p se polariza y aparecen cargas parciales en los átomos de carbono. Es fácil imaginar que un ion hidrógeno cargado positivamente (protón) se unirá a un átomo de carbono (adición electrófila) que tiene una carga negativa parcial, y un anión bromo se unirá a un carbono que tiene una carga positiva parcial.
Esta adición es consecuencia de la influencia mutua de los átomos en una molécula orgánica. Como sabes, la electronegatividad del átomo de carbono es ligeramente mayor que la del hidrógeno.
Por lo tanto, en el grupo metilo hay cierta polarización σ- enlaces CH, asociado con un cambio en la densidad electrónica de átomos de hidrógeno a carbono. Esto provoca a su vez un aumento de la densidad electrónica en la zona del doble enlace y especialmente en su átomo más externo. Por tanto, el grupo metilo, al igual que otros grupos alquilo, actúa como donador de electrones. Sin embargo, en presencia de compuestos peróxido u O 2 (cuando la reacción es radical), esta reacción también puede ir en contra de la regla de Markovnikov.
Por las mismas razones, la regla de Markovnikov se observa al agregar no solo haluros de hidrógeno, sino también otros reactivos electrófilos (H 2 O, H 2 SO 4, HOCl, ICl, etc.) a alquenos asimétricos.
4. Hidratación (adición de agua). En presencia de catalizadores, el agua se suma a los alquenos para formar alcoholes. Por ejemplo:
H 3 C - CH = CH 2 + H - OH → H 3 C - CHOH - CH 3 (alcohol isopropílico)
Reacciones de oxidación
Los alquenos se oxidan más fácilmente que los alcanos. Los productos formados durante la oxidación de alquenos y su estructura dependen de la estructura de los alquenos y de las condiciones de esta reacción.
1. Combustión
H 2 C = CH 2 + 3O 2 → 2СO 2 + 2H 2 O
2. Oxidación catalítica incompleta
3. Oxidación a temperatura ordinaria. Al actuar sobre el etileno. solución acuosa KMnO 4 (en condiciones normales, en un ambiente neutro o alcalino - la reacción de Wagner) la formación de un alcohol dihídrico - etilenglicol:
3H 2 C = CH 2 + 2KMnO 4 + 4H 2 O → 3HOCH 2 - CH 2 OH (etilenglicol) + 2MnO 2 + KOH
Esta reacción es cualitativa: el color púrpura de la solución de permanganato de potasio cambia cuando se le agrega un compuesto insaturado.
En condiciones más severas (oxidación de KMnO4 en presencia de ácido sulfúrico o una mezcla de cromo), el doble enlace del alqueno se rompe para formar productos que contienen oxígeno:
H 3 C - CH = CH - CH 3 + 2O 2 → 2H 3 C - COOH (ácido acético)
Reacción de isomerización
Cuando se calientan o en presencia de catalizadores, los alquenos son capaces de isomerizarse: se produce el movimiento de un doble enlace o se establece una isoestructura.
Reacciones de polimerización
Al romper los enlaces π, las moléculas de alqueno pueden conectarse entre sí, formando moléculas de cadena larga.
Aparición en la naturaleza y función fisiológica de los alquenos.
Los alquenos acíclicos prácticamente nunca se encuentran en la naturaleza. El representante más simple de esta clase de compuestos orgánicos, el etileno C 2 H 4, es una hormona para las plantas y se sintetiza en ellas en pequeñas cantidades.
Uno de los pocos alquenos naturales es el muskalur ( cis- tricosen-9) es un atrayente sexual de la mosca doméstica hembra (Musca doméstica).
Los alquenos inferiores en altas concentraciones tienen un efecto narcótico. Los miembros superiores de la serie también provocan convulsiones e irritación de las membranas mucosas del tracto respiratorio.
Representantes individuales
El etileno (eteno) es un compuesto químico orgánico descrito por la fórmula C 2 H 4. Es el alqueno más simple. Contiene un doble enlace y por tanto pertenece a los hidrocarburos insaturados o insaturados. Desempeña un papel muy importante en la industria y también es una fitohormona (sustancias orgánicas de bajo peso molecular producidas por las plantas y que tienen funciones reguladoras).
Etileno: causa anestesia, tiene un efecto irritante y mutagénico.
El etileno es el compuesto orgánico más producido en el mundo; La producción mundial total de etileno en 2008 fue de 113 millones de toneladas y continúa creciendo entre un 2% y un 3% anual.
El etileno es el producto líder de la síntesis orgánica básica y se utiliza para producir polietileno (1er lugar, hasta el 60% del volumen total).
El polietileno es un polímero termoplástico de etileno. El plástico más común del mundo.
es una masa cerosa blanco (hojas delgadas transparente, incoloro). Resistente a productos químicos y a las heladas, aislante, insensible a los golpes (amortiguador), se ablanda cuando se calienta (80-120°C), se endurece cuando se enfría, la adherencia (adherencia de superficies de cuerpos sólidos y/o líquidos diferentes) es extremadamente baja. A veces, en la conciencia popular, se lo identifica con el celofán, un material similar de origen vegetal.
Propileno: causa anestesia (más potente que el etileno), tiene un efecto tóxico y mutagénico general.
Resistente al agua, no reacciona con álcalis de ninguna concentración, con soluciones de sales neutras, ácidas y básicas, ácidos orgánicos e inorgánicos, incluso ácido sulfúrico concentrado, pero se descompone cuando se expone al 50%. Ácido nítrico en temperatura ambiente y bajo la influencia de cloro y flúor líquidos y gaseosos. Con el tiempo se produce envejecimiento térmico.
Película de plástico (especialmente película de embalaje, como plástico de burbujas o cinta adhesiva).
Recipientes (botellas, tarros, cajas, botes, regaderas de jardín, maceteros.
Tuberías poliméricas para alcantarillado, drenaje, suministro de agua y gas.
Material aislante eléctrico.
El polvo de polietileno se utiliza como adhesivo termofusible.
Buteno-2 : provoca anestesia y tiene un efecto irritante.
Los alquenos inferiores (C 2 - C 5) se producen a escala industrial a partir de gases formados durante el procesamiento térmico de petróleo y productos derivados del petróleo. Los alquenos también se pueden preparar mediante métodos de síntesis de laboratorio.
4.5.1. Deshidrohalogenación
Cuando los haloalcanos se tratan con bases en disolventes anhidros, por ejemplo, una solución alcohólica de hidróxido de potasio, se elimina el haluro de hidrógeno.
4.5.2. Deshidración
Cuando los alcoholes se calientan con ácidos sulfúrico o fosfórico, se produce deshidratación intramolecular ( - eliminación).
La dirección predominante de la reacción, como en el caso de la deshidrohalogenación, es la formación del alqueno más estable (regla de Zaitsev).
La deshidratación de alcoholes se puede llevar a cabo pasando vapor de alcohol sobre un catalizador (óxidos de aluminio o torio) a 300 - 350 o C.
4.5.3. Deshalogenación de dihaluros vecinales.
Mediante la acción del zinc en alcohol, los dibromuros que contienen halógenos en átomos vecinos (vecinales) se pueden convertir en alquenos.
4.5.4. Hidrogenación de alquinos
Cuando los alquinos se hidrogenan en presencia de catalizadores de platino o níquel, cuya actividad se reduce mediante la adición de una pequeña cantidad de compuestos de plomo (veneno catalítico), se forma un alqueno que no sufre más reducción.
4.5.5. Combinación reductora de aldehídos y cetonas.
Cuando se tratan con hidruro de litio y aluminio y cloruro de titanio (III), se forman alquenos di o tetrasustituidos a partir de dos moléculas de aldehído o cetona con buenos rendimientos.
5. ALQUINO
Los alquinos son hidrocarburos que contienen un enlace triple carbono-carbono –СС–.
La fórmula general de los alquinos simples es C n H 2n-2. El representante más simple de la clase de los alquinos es el acetileno H–СС–H, por lo que los alquinos también se denominan hidrocarburos de acetileno.
5.1. La estructura del acetileno.
Los átomos de carbono del acetileno están en sp- estado híbrido. Representemos la configuración orbital de dicho átomo. Durante la hibridación 2s-orbitales y 2p-los orbitales se forman en dos iguales sp-orbitales híbridos ubicados en la misma línea recta, quedando dos sin hibridar R-orbitales.
Arroz. 5.1 Esquemaformaciónsp -orbitales híbridos del átomo de carbono
Direcciones y formas de los orbitales. sR-átomo de carbono hibridado: los orbitales hibridados son equivalentes, máximamente distantes entre sí
En la molécula de acetileno hay un enlace simple ( - enlace) entre átomos de carbono se forma por la superposición de dos sp-orbitales hibridados. Dos mutuamente perpendiculares - Los enlaces surgen cuando dos pares de pares no hibridados se superponen lateralmente. 2p- orbitales, - Las nubes de electrones cubren el esqueleto de modo que la nube de electrones tiene una simetría cercana a la cilíndrica. Los enlaces con átomos de hidrógeno se forman debido a sp-orbitales híbridos del átomo de carbono y 1 s-orbitales del átomo de hidrógeno, la molécula de acetileno es lineal.
Arroz. 5.2 Molécula de acetileno
a - superposición lateral 2p da dos orbitales - comunicaciones;
b - la molécula es lineal, -la nube tiene forma cilíndrica
En propino hay una conexión simple ( - comunicación con sp-CON sp3 más corto que una conexión similar C sp-CON sp2 en los alquenos, esto se explica por el hecho de que sp- el orbital está más cerca del núcleo que sp 2 - orbital .
El triple enlace carbono-carbono C C es más corto que el doble enlace, y la energía total del triple enlace es aproximadamente igual a la suma de las energías de un enlace simple C-C (347 kJ/mol) y dos enlaces . (259 2 kJ/mol) (Tabla 5.1).
Los compuestos orgánicos más simples son los hidrocarburos saturados e insaturados. Estos incluyen sustancias de la clase de alcanos, alquinos y alquenos.
Sus fórmulas incluyen átomos de hidrógeno y carbono en una determinada secuencia y cantidad. A menudo se encuentran en la naturaleza.
Determinación de alquenos
Otro nombre para ellos es olefinas o hidrocarburos de etileno. Así es exactamente como se llamó a esta clase de compuestos en el siglo XVIII cuando se descubrió un líquido aceitoso, el cloruro de etileno.
Los alquenos incluyen sustancias que consisten en elementos de hidrógeno y carbono. Pertenecen a los hidrocarburos acíclicos. Su molécula contiene un único enlace doble (insaturado) que conecta dos átomos de carbono entre sí.
Fórmulas de alquenos
Cada clase de compuestos tiene su propia designación química. En ellos los símbolos de los elementos. tabla periódica Se indica la composición y estructura de enlace de cada sustancia.
La fórmula general de los alquenos se denota de la siguiente manera: C n H 2n, donde el número n es mayor o igual a 2. Cuando se descifra, se puede ver que por cada átomo de carbono hay dos átomos de hidrógeno.
Las fórmulas moleculares de los alquenos de la serie homóloga están representadas por las siguientes estructuras: C 2 H 4, C 3 H 6, C 4 H 8, C 5 H 10, C 6 H 12, C 7 H 14, C 8 H 16. , C9H18, C10H20. Se puede observar que cada hidrocarburo posterior contiene un carbono más y 2 hidrógenos más.
Hay una indicación gráfica de la ubicación y el orden. compuestos químicos entre los átomos de la molécula, que se muestra mediante la fórmula estructural de los alquenos. Utilizando guiones de valencia, se indica el enlace de los carbonos con los hidrógenos.
La fórmula estructural de los alquenos se puede representar en forma expandida, cuando todos elementos químicos y conexiones. La expresión más concisa de olefinas no muestra la combinación de carbono e hidrógeno usando barras de valencia.
La fórmula esquelética denota la estructura más simple. La línea discontinua representa la base de la molécula, en la que los átomos de carbono están representados por sus puntas y extremos, y los enlaces indican hidrógeno.
Cómo se forman los nombres de las olefinas
CH3-HC=CH2 + H2O → CH3-OHCH-CH3.
Cuando los alquenos se exponen al ácido sulfúrico, se produce el proceso de sulfonación:
CH3-HC=CH2 + HO−OSO−OH → CH3-CH3 CH-O−SO2 −OH.
La reacción procede con la formación de ésteres de ácido, por ejemplo, ácido isopropilsulfúrico.
Los alquenos están sujetos a oxidación durante su combustión bajo la influencia del oxígeno para formar agua y dióxido de carbono:
2CH3-HC=CH2 + 9O2 → 6CO2 + 6H2O.
La interacción de compuestos olefínicos y permanganato de potasio diluido en forma de solución conduce a la formación de glicoles o alcoholes de estructura diatómica. Esta reacción también es oxidativa con formación de etilenglicol y decoloración de la solución:
3H 2 C=CH 2 + 4H 2 O+ 2KMnO 4 → 3OHCH-CHOH+ 2MnO 2 +2KOH.
Las moléculas de alqueno pueden participar en el proceso de polimerización con un mecanismo de radicales libres o catión-anión. En el primer caso, bajo la influencia de peróxidos, se obtiene un polímero tipo polietileno.
Según el segundo mecanismo, los ácidos actúan como catalizadores catiónicos y las sustancias organometálicas actúan como catalizadores aniónicos, liberando un polímero estereoselectivo.
que son los alcanos
También se les llama parafinas o hidrocarburos acíclicos saturados. Tienen una estructura lineal o ramificada, que contiene sólo enlaces simples saturados. Todos los representantes de esta clase tienen la fórmula general C n H 2n+2.
Contienen sólo átomos de carbono e hidrógeno. La fórmula general de los alquenos se forma a partir de la designación de los hidrocarburos saturados.
Nombres de alcanos y sus características.
El representante más simple de esta clase es el metano. Le siguen sustancias como el etano, propano y butano. Su nombre se basa en la raíz del numeral griego, al que se le añade el sufijo -an. Los nombres de los alcanos figuran en la nomenclatura de la IUPAC.
La fórmula general de alquenos, alquinos y alcanos incluye solo dos tipos de átomos. Estos incluyen los elementos carbono e hidrógeno. El número de átomos de carbono en las tres clases es el mismo, la única diferencia está en el número de hidrógeno, que se puede eliminar o añadir. De él se obtienen compuestos insaturados. Los representantes de las parafinas contienen 2 átomos de hidrógeno más en su molécula que las olefinas, lo que se confirma mediante la fórmula general de alcanos y alquenos. La estructura del alqueno se considera insaturada debido a la presencia de un doble enlace.
Si comparamos la cantidad de átomos de agua y carbono en los al-cans, entonces el valor será máximo en comparación con otras clases de carbono -ro-dov.
Desde el metano hasta el butano (de C 1 a C 4), las sustancias existen en forma gaseosa.
Los hidrocarburos del rango homólogo de C 5 a C 16 se presentan en forma líquida. A partir de un alcano, que tiene 17 átomos de carbono en la cadena principal, se produce una transición del estado físico a una forma sólida.
Se caracterizan por isomería en el esqueleto de carbono y modificaciones ópticas de la molécula.
En las parafinas, se considera que las valencias de carbono están completamente ocupadas por carbonos vecinos o agua con la formación de un enlace de tipo σ. Desde un punto de vista químico, esto determina sus propiedades débiles, razón por la cual los alcanos se denominan carbones limitantes o saturados sin afinidad.
Sufren reacciones de sustitución asociadas con la halogenación radicalaria, la sulfocloración o la nitración de la molécula.
Las parafinas sufren un proceso de oxidación, combustión o descomposición a altas temperaturas. Bajo la influencia de los aceleradores de reacción, se eliminan los átomos de hidrógeno o se deshidrogenan los alcanos.
que son los alquinos
También se les llama hidrocarburos de acetileno, que tienen un triple enlace en la cadena de carbonos. La estructura de los alquinos se describe mediante la fórmula general C n H 2 n-2. Muestra que, a diferencia de los alcanos, los hidrocarburos de acetileno carecen de cuatro átomos de hidrógeno. Son reemplazados por un triple enlace formado por dos compuestos π.
Esta estructura determina las propiedades químicas de esta clase. Fórmula estructural alquenos y alquinos muestra claramente la insaturación de sus moléculas, así como la presencia de un enlace doble (H 2 C꞊CH 2) y triple (HC≡CH).
Nombre de los alquinos y sus características.
El representante más simple es el acetileno o HC≡CH. También se le llama etina. Proviene del nombre de un hidrocarburo saturado, en el que se elimina el sufijo -an y se añade -in. En los nombres de alquinos largos, el número indica la ubicación del triple enlace.
Conociendo la estructura de los hidrocarburos saturados e insaturados, se puede determinar qué letra indica la fórmula general de los alquinos: a) CnH2n; c) CnH2n+2; c) CnH2n-2; d) CnH2n-6. La respuesta correcta es la tercera opción.
Desde el acetileno hasta el butano (de C 2 a C 4), las sustancias son de naturaleza gaseosa.
En forma líquida existen hidrocarburos del rango homólogo de C 5 a C 17. A partir de un alquino, que tiene 18 átomos de carbono en la cadena principal, se produce una transición del estado físico a una forma sólida.
Se caracterizan por isomería en el esqueleto carbonado, en la posición del triple enlace, así como por modificaciones interclases de la molécula.
Por caracteristicas quimicas Los hidrocarburos de acetileno son similares a los alquenos.
Si los alquinos tienen un triple enlace terminal, entonces realizan la función de un ácido con la formación de sales de alquinidos, por ejemplo, NaC≡CNa. La presencia de dos enlaces π convierte a la molécula de acetilideno de sodio en un nucleófilo fuerte que sufre reacciones de sustitución.
El acetileno se clora en presencia de cloruro de cobre para producir dicloroacetileno y se condensa bajo la acción de haloalquinos para liberar moléculas de diacetileno.
Los alquinos participan en reacciones cuyos principios subyacen a la halogenación, hidrohalogenación, hidratación y carbonilación. Sin embargo, estos procesos son más débiles que en los alquenos con doble enlace.
Para los hidrocarburos de acetileno, son posibles reacciones de adición nucleofílica de una molécula de alcohol, amina primaria o sulfuro de hidrógeno.
Propiedades químicas de los alcanos.
Los alcanos (parafinas) son hidrocarburos no cíclicos en cuyas moléculas todos los átomos de carbono están conectados únicamente por enlaces simples. En otras palabras, no hay enlaces múltiples (dobles o triples) en las moléculas de alcano. De hecho, los alcanos son hidrocarburos que contienen el máximo número posible de átomos de hidrógeno y, por eso, se les llama limitantes (saturados).
Debido a la saturación, los alcanos no pueden sufrir reacciones de adición.
Dado que los átomos de carbono y de hidrógeno tienen una electronegatividad bastante cercana, esto lleva al hecho de que los enlaces C-H en sus moléculas son extremadamente poco polares. En este sentido, para los alcanos, las reacciones que se desarrollan a través del mecanismo de sustitución de radicales, denotadas por el símbolo S R, son más típicas.
1. Reacciones de sustitución
En reacciones de este tipo se rompen los enlaces carbono-hidrógeno.
RH + XY → RX + HY
Halogenación
Los alcanos reaccionan con los halógenos (cloro y bromo) cuando se exponen a la luz ultravioleta o a altas temperaturas. En este caso, se forma una mezcla de derivados halógenos con diversos grados de sustitución de átomos de hidrógeno: mono, ditri, etc. alcanos sustituidos con halógeno.
Usando el metano como ejemplo, se ve así:
Cambiando la relación halógeno/metano en la mezcla de reacción, es posible asegurar que un derivado halógeno específico del metano predomine en la composición de los productos.
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Mecanismo de reacción Analicemos el mecanismo de la reacción de sustitución de radicales libres usando el ejemplo de la interacción del metano y el cloro. Consta de tres etapas:
Los radicales libres, como se puede ver en la figura anterior, son átomos o grupos de átomos con uno o más electrones desapareados (Cl, H, CH 3, CH 2, etc.); 2. Desarrollo de la cadena Esta etapa implica la interacción de radicales libres activos con moléculas inactivas. En este caso, se forman nuevos radicales. En particular, cuando los radicales cloro actúan sobre las moléculas de alcano, se forman un radical alquilo y cloruro de hidrógeno. A su vez, el radical alquilo, al chocar con las moléculas de cloro, forma un derivado de cloro y un nuevo radical de cloro: 3) Rotura (muerte) de la cadena: Ocurre como resultado de la recombinación de dos radicales entre sí en moléculas inactivas: |
2. Reacciones de oxidación
En condiciones normales, los alcanos son inertes frente a agentes oxidantes fuertes como los ácidos sulfúrico y nítrico concentrados, el permanganato y el dicromato de potasio (KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7).
Combustión en oxígeno
A) combustión completa con exceso de oxígeno. Conduce a la formación de dióxido de carbono y agua:
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
B) combustión incompleta por falta de oxígeno:
2CH4 + 3O2 = 2CO + 4H2O
CH4 + O2 = C + 2H2O
Oxidación catalítica con oxígeno.
Como resultado del calentamiento de alcanos con oxígeno (~200 o C) en presencia de catalizadores, se pueden obtener a partir de ellos una amplia variedad de productos orgánicos: aldehídos, cetonas, alcoholes, ácidos carboxílicos.
Por ejemplo, el metano, dependiendo de la naturaleza del catalizador, se puede oxidar a alcohol metílico, formaldehído o ácido fórmico:
3. Transformaciones térmicas de alcanos.
Agrietamiento
El craqueo (del inglés to crack - to tear) es un proceso químico que ocurre a altas temperaturas, como resultado del cual el esqueleto carbonado de las moléculas de alcano se rompe con la formación de moléculas de alquenos y alcanos con menor tamaño. pesos moleculares en comparación con los alcanos iniciales. Por ejemplo:
CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 → CH3-CH2-CH2-CH3 + CH3-CH=CH2
El craqueo puede ser térmico o catalítico. Para realizar el craqueo catalítico, gracias al uso de catalizadores, se utilizan temperaturas significativamente más bajas en comparación con el craqueo térmico.
Deshidrogenación
La eliminación de hidrógeno se produce como resultado de la ruptura de los enlaces C-H; llevado a cabo en presencia de catalizadores en temperaturas elevadas. Cuando el metano se deshidrogena, se forma acetileno:
2CH4 → C2H2 + 3H2
Calentar el metano a 1200 °C provoca su descomposición en sustancias simples:
CH4 → C + 2H2
Cuando los alcanos restantes se deshidrogenan, se forman alquenos:
C 2 H 6 → C 2 H 4 + H 2
Al deshidrogenar norte-butano produce buteno o buteno-2 (una mezcla cis- Y trance-isómeros):
Deshidrociclización
Isomerización
Propiedades químicas de los cicloalcanos.
Las propiedades químicas de los cicloalcanos con más de cuatro átomos de carbono en sus anillos son, en general, casi idénticas a las propiedades de los alcanos. Curiosamente, el ciclopropano y el ciclobutano se caracterizan por reacciones de adición. Esto se debe a la alta tensión dentro del ciclo, lo que lleva a que estos ciclos tiendan a romperse. Entonces, el ciclopropano y el ciclobutano agregan fácilmente bromo, hidrógeno o cloruro de hidrógeno:
Propiedades químicas de los alquenos.
1. Reacciones de suma
Dado que el doble enlace en las moléculas de alqueno consta de un enlace sigma fuerte y un enlace pi débil, son compuestos bastante activos que sufren fácilmente reacciones de adición. Los alquenos suelen sufrir este tipo de reacciones incluso en condiciones leves- en frío, en soluciones acuosas y disolventes orgánicos.
Hidrogenación de alquenos
Los alquenos son capaces de añadir hidrógeno en presencia de catalizadores (platino, paladio, níquel):
CH3-CH = CH2 + H2 → CH3-CH2-CH3
La hidrogenación de los alquenos se produce fácilmente incluso a presión normal y ligero calentamiento. Un hecho interesante es que se pueden utilizar los mismos catalizadores para la deshidrogenación de alcanos a alquenos, sólo que el proceso de deshidrogenación se produce a mayor temperatura y menor presión.
Halogenación
Los alquenos sufren fácilmente reacciones de adición con bromo tanto en solución acuosa como en disolventes orgánicos. Como resultado de la interacción, las soluciones de bromo inicialmente amarillas pierden su color, es decir, decolorarse.
CH 2 =CH 2 + Br 2 → CH 2 Br-CH 2 Br
Hidrohalogenación
Como es fácil de ver, la adición de un haluro de hidrógeno a una molécula de un alqueno asimétrico debería, en teoría, conducir a una mezcla de dos isómeros. Por ejemplo, cuando se añade bromuro de hidrógeno al propeno, se deben obtener los siguientes productos:
Sin embargo, en ausencia de condiciones específicas (por ejemplo, la presencia de peróxidos en la mezcla de reacción), la adición de una molécula de haluro de hidrógeno se producirá de forma estrictamente selectiva de acuerdo con la regla de Markovnikov:
La adición de un haluro de hidrógeno a un alqueno se produce de tal manera que se añade hidrógeno al átomo de carbono con un número grandeátomos de hidrógeno (más hidrogenados), y un halógeno a un átomo de carbono con menos átomos de hidrógeno (menos hidrogenados).
Hidratación
Esta reacción conduce a la formación de alcoholes y también se desarrolla de acuerdo con la regla de Markovnikov:
Como se puede adivinar fácilmente, debido al hecho de que la adición de agua a una molécula de alqueno se produce según la regla de Markovnikov, la formación de un alcohol primario sólo es posible en el caso de la hidratación de etileno:
CH 2 =CH 2 + H 2 O → CH 3 -CH 2 -OH
Es a través de esta reacción que la mayor parte del alcohol etílico se produce en la industria a gran escala.
Polimerización
Un caso específico de reacción de adición es la reacción de polimerización, que, a diferencia de la halogenación, hidrohalogenación e hidratación, se desarrolla mediante el mecanismo de radicales libres:
Reacciones de oxidación
Como todos los demás hidrocarburos, los alquenos se queman fácilmente en oxígeno para formar dióxido de carbono y agua. La ecuación para la combustión de alquenos en exceso de oxígeno tiene la forma:
C norte H 2 n+2 + O 2 → nCO 2 + (n+1)H 2 O
A diferencia de los alcanos, los alquenos se oxidan fácilmente. Cuando los alquenos se exponen a una solución acuosa de KMnO 4, se produce una decoloración, que es una reacción cualitativa a los enlaces CC dobles y triples en moléculas de sustancias orgánicas.
La oxidación de alquenos con permanganato de potasio en una solución neutra o ligeramente alcalina conduce a la formación de dioles (alcoholes dihídricos):
C 2 H 4 + 2KMnO 4 + 2H 2 O → CH 2 OH –CH 2 OH + 2MnO 2 + 2KOH (enfriamiento)
En un ambiente ácido, el doble enlace se rompe por completo y los átomos de carbono que formaron el doble enlace se convierten en grupos carboxilo:
5CH 3 CH=CHCH 2 CH 3 + 8KMnO 4 + 12H 2 SO 4 → 5CH 3 COOH + 5C 2 H 5 COOH + 8MnSO 4 + 4K 2 SO 4 + 17H 2 O (calentamiento)
Si el doble enlace C=C se encuentra al final de la molécula de alqueno, entonces se forma el producto de oxidación del átomo de carbono más externo en el doble enlace. dióxido de carbono. Esto se debe al hecho de que el producto de oxidación intermedio, el ácido fórmico, se oxida fácilmente en un exceso de agente oxidante:
5CH 3 CH=CH 2 + 10KMnO 4 + 15H 2 SO 4 → 5CH 3 COOH + 5CO 2 + 10MnSO 4 + 5K 2 SO 4 + 20H 2 O (calentamiento)
La oxidación de alquenos en los que el átomo de C del doble enlace contiene dos sustituyentes hidrocarbonados produce una cetona. Por ejemplo, la oxidación del 2-metilbuteno-2 produce acetona y ácido acético.
Para determinar su estructura se utiliza la oxidación de los alquenos, en la que el esqueleto carbonado se rompe por el doble enlace.
Propiedades químicas de los alcadienos.
Reacciones de suma
Por ejemplo, la adición de halógenos:
El agua con bromo se decolora.
En condiciones normales, la adición de átomos de halógeno se produce en los extremos de la molécula de 1,3-butadieno, mientras que los enlaces π se rompen, los átomos de bromo se agregan a los átomos de carbono extremos y las valencias libres forman un nuevo enlace π. . Se produce así un “movimiento” del doble enlace. Si hay un exceso de bromo, se puede agregar otra molécula en el sitio del doble enlace formado.
Reacciones de polimerización
Propiedades químicas de los alquinos.
Los alquinos son hidrocarburos insaturados (insaturados) y, por tanto, son capaces de sufrir reacciones de adición. Entre las reacciones de adición de alquinos, la adición electrófila es la más común.
Halogenación
Dado que el triple enlace de las moléculas de alquino consta de un enlace sigma más fuerte y dos enlaces pi más débiles, son capaces de unir una o dos moléculas de halógeno. La adición de dos moléculas de halógeno por una molécula de alquino se produce a través de un mecanismo electrófilo secuencialmente en dos etapas:
Hidrohalogenación
La adición de moléculas de haluro de hidrógeno también se produce mediante un mecanismo electrófilo y en dos etapas. En ambas etapas, la adhesión se produce de acuerdo con la regla de Markovnikov:
Hidratación
La adición de agua a los alquinos se produce en presencia de sales de ruti en un medio ácido y se denomina reacción de Kucherov.
Como resultado de la hidratación, la adición de agua al acetileno produce acetaldehído (aldehído acético):
Para los homólogos de acetileno, la adición de agua conduce a la formación de cetonas:
Hidrogenación de alquinos
Los alquinos reaccionan con el hidrógeno en dos pasos. Como catalizadores se utilizan metales como el platino, el paladio y el níquel:
Trimerización de alquinos
Pasando acetileno Carbón activado a altas temperaturas forma una mezcla diversos productos, el principal de los cuales es el benceno, un producto de la trimerización del acetileno:
Dimerización de alquinos
El acetileno también sufre una reacción de dimerización. El proceso se lleva a cabo en presencia de sales de cobre como catalizadores:
Oxidación de alquinos
Los alquinos se queman en oxígeno:
C nH 2n-2 + (3n-1)/2 O 2 → nCO 2 + (n-1)H 2 O
Reacción de alquinos con bases.
Los alquinos con un triple C≡C al final de la molécula, a diferencia de otros alquinos, pueden participar en reacciones en las que el átomo de hidrógeno del triple enlace se reemplaza por un metal. Por ejemplo, el acetileno reacciona con la amida de sodio en amoníaco líquido:
HC≡CH + NaNH 2 → NaC≡CNa + 2NH 3 ,
y también con una solución amoniacal de óxido de plata, formando sustancias insolubles parecidas a sales llamadas acetilenuros:
Gracias a esta reacción, es posible reconocer alquinos con un triple enlace terminal, así como aislar dicho alquino de una mezcla con otros alquinos.
Cabe señalar que todos los acetilenuros de plata y cobre son sustancias explosivas.
Los acetilenuros son capaces de reaccionar con derivados halógenos, que se utilizan en la síntesis de compuestos orgánicos más complejos con un triple enlace:
CH 3 -C≡CH + NaNH 2 → CH 3 -C≡CNa + NH 3
CH3-C≡CNa + CH3Br → CH3-C≡C-CH3 + NaBr
Propiedades químicas de los hidrocarburos aromáticos.
La naturaleza aromática del enlace influye en las propiedades químicas de los bencenos y otros hidrocarburos aromáticos.
El sistema de electrones unificado 6pi es mucho más estable que los enlaces pi ordinarios. Por lo tanto, las reacciones de sustitución más que las reacciones de adición son más típicas de los hidrocarburos aromáticos. Los arenos sufren reacciones de sustitución mediante un mecanismo electrófilo.
Reacciones de sustitución
Halogenación
Nitración
La reacción de nitración se desarrolla mejor bajo la influencia no del ácido nítrico puro, sino de su mezcla con ácido sulfúrico concentrado, la llamada mezcla nitrante:
Alquilación
Reacción en la que uno de los átomos de hidrógeno del anillo aromático se reemplaza por un radical hidrocarbonado:
También se pueden utilizar alquenos en lugar de alcanos halogenados. Como catalizadores se pueden utilizar haluros de aluminio, férricos o de hierro. ácidos inorgánicos.<
Reacciones de suma
Hidrogenación
adición de cloro
Procede a través de un mecanismo radical tras una intensa irradiación con luz ultravioleta:
Una reacción similar sólo puede ocurrir con el cloro.
Reacciones de oxidación
Combustión
2C6H6 + 15O2 = 12CO2 + 6H2O + Q
Oxidación incompleta
El anillo de benceno es resistente a agentes oxidantes como KMnO 4 y K 2 Cr 2 O 7 . No hay reacción.
Los sustituyentes del anillo de benceno se dividen en dos tipos:
Consideremos las propiedades químicas de los homólogos del benceno usando el tolueno como ejemplo.
Propiedades químicas del tolueno.
Halogenación
Se puede considerar que la molécula de tolueno está formada por fragmentos de moléculas de benceno y metano. Por lo tanto, es lógico suponer que las propiedades químicas del tolueno deberían combinar hasta cierto punto las propiedades químicas de estas dos sustancias tomadas por separado. Esto es frecuentemente lo que se observa durante su halogenación. Ya sabemos que el benceno sufre una reacción de sustitución con el cloro mediante un mecanismo electrófilo, y para llevar a cabo esta reacción es necesario utilizar catalizadores (aluminio o haluros férricos). Al mismo tiempo, el metano también es capaz de reaccionar con el cloro, pero mediante un mecanismo de radicales libres, que requiere la irradiación de la mezcla de reacción inicial con luz ultravioleta. El tolueno, dependiendo de las condiciones en las que se somete a cloración, puede dar productos de sustitución de átomos de hidrógeno en el anillo de benceno; para ello se deben utilizar las mismas condiciones que para la cloración del benceno, o productos de sustitución de hidrógeno. átomos en el radical metilo, si así es como actúa el cloro sobre el metano bajo irradiación ultravioleta:
Como puede ver, la cloración del tolueno en presencia de cloruro de aluminio dio lugar a dos productos diferentes: orto y paraclorotolueno. Esto se debe al hecho de que el radical metilo es un sustituyente del primer tipo.
Si la cloración del tolueno en presencia de AlCl 3 se realiza en exceso de cloro, es posible la formación de tolueno triclorosustituido:
De manera similar, cuando el tolueno se clora a la luz con una relación cloro/tolueno más alta, se puede obtener diclorometilbenceno o triclorometilbenceno:
Nitración
La sustitución de átomos de hidrógeno por un grupo nitro durante la nitración de tolueno con una mezcla de ácidos nítrico y sulfúrico concentrados conduce a productos de sustitución en el anillo aromático en lugar del radical metilo:
Alquilación
Como ya se mencionó, el radical metilo es un agente de orientación del primer tipo, por lo que su alquilación según Friedel-Crafts conduce a productos de sustitución en las posiciones orto y para:
Reacciones de suma
El tolueno se puede hidrogenar a metilciclohexano utilizando catalizadores metálicos (Pt, Pd, Ni):
C6H5CH3 + 9O2 → 7CO2 + 4H2O
Oxidación incompleta
Cuando se expone a un agente oxidante como una solución acuosa de permanganato de potasio, la cadena lateral se oxida. El núcleo aromático no puede oxidarse en tales condiciones. En este caso, dependiendo del pH de la solución, se formará un ácido carboxílico o su sal.
HIDROCARBUROS INSATURADOS O INSATURADOS DE LA SERIE DEL ETILENO
(ALQUENOS U OLEFINAS)
alquenos, o olefinas(del latín olefiant - aceite - un nombre antiguo, pero muy utilizado en la literatura química. La razón de este nombre fue El cloruro de etileno, obtenido en el siglo XVIII, es una sustancia líquida y aceitosa.) - hidrocarburos alifáticos insaturados, en cuyas moléculas hay un doble enlace entre los átomos de carbono.
Los alquenos contienen menos átomos de hidrógeno en su molécula que sus alcanos correspondientes (con el mismo número de átomos de carbono), por lo que estos hidrocarburos se denominan ilimitado o insaturado.
Los alquenos forman una serie homóloga con la fórmula general. CnH2n
1. Serie homóloga de alquenos
|
CON norte H 2 norte alqueno |
Nombres, sufijo EH, ILENE |
|
C2H4 |
este es, este Ilén |
|
C3H6 |
propeno |
|
C4H8 |
buteno |
|
C5H10 |
penten |
|
C6H12 |
hexeno |
Homólogos:
CONh 2 = CH 2 eteno
CONh 2 = CH- CH 3 propeno
CONH2 =CH-CH2-CH3buteno-1
CONH2 =CH-CH2-CH2-CH 3 penten-1
2. Propiedades físicas
El etileno (eteno) es un gas incoloro con un olor dulzón muy leve, ligeramente más ligero que el aire y ligeramente soluble en agua.
C 2 – C 4 (gases)
C 5 – C 17 (líquidos)
C 18 – (sólido)
· Los alquenos son insolubles en agua, solubles en disolventes orgánicos (gasolina, benceno, etc.)
Más ligero que el agua
Al aumentar Mr, aumentan los puntos de fusión y ebullición.
3. El alqueno más simple es etileno - C2H4
Las fórmulas estructurales y electrónicas del etileno son:
En la molécula de etileno se produce una hibridación. s- y dos pag-orbitales de átomos de C ( sp 2 -hibridación).
Por tanto, cada átomo de C tiene tres orbitales híbridos y uno no híbrido. pag-orbitales. Dos de los orbitales híbridos de los átomos de C se superponen mutuamente y se forman entre los átomos de C.
σ - enlace. Los cuatro orbitales híbridos restantes de los átomos de C se superponen en el mismo plano con cuatro s-orbitales de átomos de H y también forman cuatro enlaces σ. Dos no híbridos pag-Los orbitales de los átomos de C se superponen mutuamente en un plano que se encuentra perpendicular al plano del enlace σ, es decir, uno esta formado PAG- conexión.
Por su naturaleza PAG- la conexión es marcadamente diferente de σ - la conexión; PAG- el enlace es menos fuerte debido a la superposición de nubes de electrones fuera del plano de la molécula. Bajo la influencia de reactivos. PAG- la conexión se rompe fácilmente.
La molécula de etileno es simétrica; los núcleos de todos los átomos están situados en el mismo plano y los ángulos de enlace son cercanos a 120°; la distancia entre los centros de los átomos de C es de 0,134 nm.
Si los átomos están conectados por un doble enlace, entonces su rotación es imposible sin nubes de electrones. PAG- la conexión no se abrió.
4. Isomería de alquenos
Junto con isomería estructural del esqueleto de carbono Los alquenos se caracterizan, en primer lugar, por otros tipos de isomería estructural: isomería de posición de enlace múltiple Y isomería interclase.
En segundo lugar, en la serie de los alquenos hay isomería espacial , asociado con diferentes posiciones de sustituyentes con respecto al doble enlace, alrededor del cual la rotación intramolecular es imposible.
Isomería estructural de alquenos.
1. Isomería del esqueleto carbonado (a partir de C 4 H 8):
2. Isomería de la posición del doble enlace (a partir de C 4 H 8):
3. Isomería entre clases con cicloalcanos, comenzando con C 3 H 6:
Isomería espacial de alquenos.
La rotación de átomos alrededor de un doble enlace es imposible sin romperlo. Esto se debe a las características estructurales del enlace p (la nube de electrones p se concentra por encima y por debajo del plano de la molécula). Debido a la fijación rígida de los átomos, no aparece isomería rotacional con respecto al doble enlace. Pero se vuelve posible cis-trance-isomerismo.
Los alquenos, que tienen diferentes sustituyentes en cada uno de los dos átomos de carbono en el doble enlace, pueden existir en forma de dos isómeros espaciales, que difieren en la ubicación de los sustituyentes con respecto al plano del enlace p. Entonces, en la molécula de buteno-2 CH3 –CH=CH–CH3 Los grupos CH 3 pueden ubicarse en un lado del doble enlace en cis-isómero, o en lados opuestos en trance-isómero.
¡ATENCIÓN!
cis-trans- La isomería no aparece si al menos uno de los átomos de C del doble enlace tiene 2 sustituyentes idénticos.
Por ejemplo,
buteno-1 CH2 = CH-CH2-CH3 no tiene cis- Y trance-isómeros, porque El primer átomo de C está unido a dos átomos de H idénticos.
Isómeros cis- Y trance- difieren no solo físicamente
,
sino también propiedades químicas, porque acercar o alejar partes de una molécula en el espacio promueve o dificulta la interacción química.
A veces cis-trans-La isomería no se llama con precisión. isomería geométrica. La inexactitud es que Todo Los isómeros espaciales difieren en su geometría, y no solo cis- Y trance-.
5. Nomenclatura
Los alquenos de estructura simple a menudo se nombran reemplazando el sufijo -ano en los alcanos por -ileno: etano - etileno, propano - propileno, etc.
Según la nomenclatura sistemática, los nombres de los hidrocarburos de etileno se obtienen reemplazando el sufijo -ano en los alcanos correspondientes por el sufijo -eno (alcano - alqueno, etano - eteno, propano - propeno, etc.). La elección de la cadena principal y el orden de denominación son los mismos que para los alcanos. Sin embargo, la cadena debe incluir necesariamente un doble enlace. La numeración de la cadena comienza desde el extremo más cercano a esta conexión. Por ejemplo:
Los radicales insaturados (alquenos) se denominan con nombres triviales o mediante nomenclatura sistemática:
(H 2 C=CH-)vinilo o etenilo
(H 2 C = CH-CH 2) alilo