ALCHENE: Proprietăți Chimice Flashcards
De ce alchenele au reactivitate mare?
Legătura π este mai slabă decât legătura σ, ceea ce explică reactivitatea mare a
alchenelor și tendința lor de a participa la reacții care:
◦ scindează legătura π
◦ rup complet dubla legătură
La ce reacții de substituție participă alchenele?
Legătura σ C-H din poziția vecină dublei legături se desface mai ușor decât celelalte legături covalente, astfel încât alchenele participă la reacții de substituție a atomilor de H alilici.
Ce se întâmplă în reacția de adiție?
Într-o reacție de adiție, se desface legătura π din dubla legătură și fiecare atom
de carbon implicat în dubla legătură se unește printr-o nouă legătură σ de un fragment al reactantului. Atomii de carbon dublu legați își schimbă starea de hibridizare de la sp3 la sp2.
Adiția de hidrogen (hidrogenare)
catalizatori de Ni, Pt, Pd fin divizați, temperatură între 80-180°C, presiune < 200 atm (în funcție de reactivitatea substratului organic)
Hidrogenarea se realizează în sistem…
heterogen:
◦ H2 este gaz
◦ Alchena este gaz sau lichid
◦ Catalizatorul este solid
Alcanii obținuți prin hidrogenare sunt în stare…
Fluidă = gaz/lichid
Hidrogenarea este o reacție…
Redox
Ce presupune reacția redox?
oxidare = procesul chimic în care un atom cedează electroni;
reducere = procesul chimic în care un atom
acceptă electroni
Ce este numărul de oxidare (N.O.)?
sarcina electrică reală sau formală a unui ion, atribuită unui atom considerând că toate legăturile sunt ionice
În procesul de oxidare N.O. …
Crește
În procesul de reducere N.O. …
Scade
Agentul reducător este…
specia chimică ce se oxidează, cedând electroni
Agentul oxidant este…
specia chimică ce se reduce, acceptând electroni
Numărul de electroni cedați în procesul de oxidare este…
egal cu numărul de electroni acceptați în procesul de reducere.
Elementele în stare liberă (atomi sau molecule) au numărul de oxidare (N.O.) =
0
În compușii ionici, elementele au N.O. egal cu
numărul de electroni cedați sau acceptați în procesul de formare a ionilor
În compușii covalenți, de regulă, următorii atomi au numerele de oxidare:
H are N.O. +1, O are N.O. -2, F are N.O. -1
Fiecare atom de carbon dintr-un compus organic, împreună cu substituenții lui
(exclusiv alți atomi de carbon) este considerat o entitate în care…
suma algebrică a
N.O. ale tuturor elementelor componente este zero
Pentru fiecare legătură C-H, i se atribuie carbonului N.O. =
-1
Pentru fiecare legătură C-C, i se atribuie carbonului N.O. =
0
Pentru fiecare legătură C-heteroatom, i se atribuie carbonului N.O. =
1
Numărul de oxidare al celorlalte elemente (în afară de H, O, F, unde știm) se stabilește ținând seama de regula următoare:
Suma algebrică a N.O. ale tuturor elementelor componente ale compusului covalent este egală cu zero.
Adiția de halogeni
soluții de Cl2, Br2, I2 în solvenți inerți, nepolari: CCl4, CH2Cl2, CS2
Reactivitatea halogenilor este:
Cl2 > Br2 > I2 F2 are caracter oxidant puternic și distruge molecula.
Prin adiția de halogen (halogenare) se obțin…
compuși dihalogenați vicinali saturați, cu aspect uleios (de unde și denumirea alchenelor de olefine)
Reacția cu Cl2
și Br2 este…
imediată și cantitativă. Decolorarea unei soluții brun-roșcate de Br2
în CCl4 servește la recunoașterea și dozarea alchenelor.
Adiția iodului este…
defavorizată termodinamic, derivații iodurați vicinali se descompun la temperatura camerei în alchene și iod.
Adiția de hidracizi
soluții de HCl, HBr și HI în solvenți inerți (CCl4, CH2Cl2); în cazul acidului clorhidric este nevoie și de catalizator HgCl2 sau FeCl3
Reactivitatea hidracizilor este:
HI > HBr > HCl
Prin adiția de hidracizi la alchene, se obțin…
compuși monohalogenați
Adiția hidracizilor la alchenele simetrice este…
Neorientată
În cazul alchenelor nesimetrice, adiția se face conform…
regulii lui Markovnikov
Regula lui Markovnikov:
halogenul se leagă de atomul de carbon mai sărac în hidrogen, iar hidrogenul la atomul de carbon cel mai bogat în hidrogen
Cine se poate adiționa la alchenele cu dubla legătură la
marginea catenei anti-Markovnikov?
Numai HBr, în prezență de peroxizi (Na2O2,
CaO2, H2O2) la întuneric și cald, sau la lumină și rece
Adiția de apă
în prezența catalizatorului de H2SO4 concentrat (98%) (alchenele care conțin în moleculă atomi de carbon dublu legați terțiari sau cuaternari necesită soluții de H2SO4 de concentrație mai mică = 60%)
Mecanismul reacției de adiție a apei:
Inițial, la temperaturi joase, are loc adiția acidului sulfuric la dubla legătură, cu formarea unui sulfat acid de alchil, ester al acidului sulfuric. La încălzire în prezența apei, esterul hidrolizează și se formează un alcool.
Adiția apei la alchenele nesimetrice decurge conform
regulii lui Markovnikov
Prin adiția apei la alchene se obțin…
alcooli secundari și terțiari; !!!! excepție fiind etena, din care se obține un alcool primar
Adiția de acid azotic
-
Prin adiția de acid azotic se obțin…
nitrați sau azotați, care sunt esteri ai acidului azotic
Pe lângă acid azotic, la alchene se poate adiționa și
acidul azotos, HNO2 (H-ONO), obținându-se nitriți sau azotiți, esteri ai acidului azotos
Denumirea de polimerizare vine de la cuvintele greceștI
poly=numeros și meros=parte
Polimerizare = poliadiție
- Are loc cu ruperea legăturii π din fiecare moleculă de alchenă (monomer) și formarea de noi legături carbon-carbon
La polimerizare, “n” se numește
Grad de polimerizare și este egal cu raportul dintre masă moleculară medie polimer și masă moleculară monomer
masa monomer transformat =
masa polimer obținut
Prin polimerizare se obțin
compuși macromoleculari, care se numesc plastomeri sau mase plastice
Polimerii obținuți prin polimerizarea alchenelor, precum și cei obținuți prin polimerizarea monomerilor vinilici se numesc
polimeri vinilici (se deformează la întindere și nu revin la forma inițială).
Monomerii vinilici sunt de forma:
H2C=CH—Y
Alchenele, față de alcani, se oxidează mai…
ușor decât alcanii; reacțiile de oxidare au loc sub acțiunea agenților oxidanți
Prin oxidare totală (ardere), alchenele
Eliberează o cantitate mare de energie
Alchenele nu se folosesc drept combustibili, pentru că
la temperatura de ardere pot avea loc reacții de polimerizare. Din același motiv, nu trebuie să existe alchene în benzine.
Oxidarea blândă
soluție neutră (H2O) sau slab bazică (Na2 CO3) de KMnO4 (soluția slab bazică de KMnO4 = reactiv Baeyer)
Oxidarea blândă are loc cu desfacerea legăturii…
π
Prin oxidarea blândă a alchenelor se obțin…
dioli vicinali saturați
În oxidarea blândă, soluția violetă de KMnO4…
se decolorează și se depune un precipitat brun de MnO2
Etilenglicolul (1,2-etandiol, glicol) se folosește la…
fabricarea polietilentereftalatului (PET) și ca agent antigel
Oxidarea unei alchene cu reactivul Baeyer sau în mediu neutru este un proces…
redox, atomul de Mn (de la +7 la +4) și atomii de carbon din dubla legătură își modifică numărul de oxidare
În oxidarea blândă a alchenelor, 2 KMnO4 =>
3 [O]
În oxidarea blândă, indiferent de structura alchenei,
cantitatea de oxigen consumată în reacție este aceeași.
Obținerea oxidului de etenă (blândă)
cu oxigen, la 250-400 °C, în prezența Ag drept catalizator
Oxidul de etenă se mai numește
etilenoxid
eter ciclic/epoxid
Etilenoxidul (pf=+12):
se conservă în cilindrii de oțel. Este toxic. Servește ca materie primă pentru numeroase sinteze (agent de alchilare) și ca insecticid pentru gazarea spațiilor închise.
Etilenoxid + H2O în mediu H+ sau HO- =>
1,2-etandiol
Oxidarea energică
soluție de KMnO4 sau K2Cr2O7 în mediu acid (H2SO4)
În oxidarea energică a alchenelor se rup…
ambele legături σ și π din dubla legătură
Oxidarea energică este un proces…
Redox
În oxidarea energică a alchenelor, 2 KMnO4 =>
5 [O]
În oxidarea energică a alchenelor, 1 K2Cr2O7 =>
3 [O]
Dehidrogenarea alchenelor
Fe2O3 sau Al2O3 și 700-750°C Se obțin alcadiene.
Oxidare =
scăderea conținutului de hidrogen din moleculă
Amonoxidarea
Pt și 1000°C Se obține acrilonitril / cianură de vinil ( H2C=CH—CN )
Halogenare (substituție alilică)
cu Cl2, Br2 în prezență de lumină sau 300-600°C și întuneric (ca la alcani !!)
Prin halogenare (substituție alilică):
Se obțin în prima etapă derivați monohalogenați nesaturați și apoi derivați dihalogenați geminali
Halogenare cu N-bromosuccinimidă (substituție alilică)
soluție de N-bromosuccinimidă (NBS) în CCl4, la cald
