HIDROCARBURI NESATURATE : ALCHENE

Alchenele sunt hidrocarburi aciclice care conţin în molecula lor o legătură covalentă dublă între doi atomi de carbon. Compoziţia chimică a alchenelor poate

fi redată prin formula generală: CnH2n

I. CLASIFICARE. NOMENCLATURĂ. IZOMERIE.

La denumirea hidrocarburilor din această serie se înlocuieşte sufixul -an din numele alcanului cu acelaşi număr de atomi de carbon, cu sufixul -enă.

CH3-CH3 (etan)

H2C=CH2 (etenă )

CH3-CH2-CH3 (propan)

CH3-CH=CH2 (propenă)

CH3-CH2-CH2-CH3 (butan) CH3-CH2-CH=CH2 (1-butenă)

În afară de izomeria în catenă, întîlnită la alcani, alchenele pot genera şi alte tipuri de izomerie.

a) Izomeria după poziţia legăturii duble.

Acest tip de izomerie este cauzat de locul pe care legătura dublă îl poate ocupa în catena atomilor de carbon. Ca exemplu, pentena poate forma următorii izomeri de poziţie:

5

4

3

2

1

1

2

3

4

5

CH3-CH2-CH2-CH=CH2 ; CH3-CH=CH-CH2-CH3 ;

1-pentenă2-pentenă

Poziţia legăturii duble este precizată prin indici numerici.

b) Izomeria sterică (geometrică sau izomeria cis-trans).

Electronii de valenţă ai carbonului ce formează legătura dublă au gradul de hibridizare sp2 şi amplasează legăturile formate într-un plan. Legătura dublă imobilizează atomii de carbon şi în cazul cînd substituienţii fiecărui atom de carbon sunt diferiţi, pot rezulta două aranjamente spaţiale diferite sau doi izomeri geometrici. Vom examina izomerii geometrici ai 2-butenei:

cis-2-butenă trans-2-butenă

În cazul cînd doi substituienţi identici se află de aceeaşi parte a legăturii duble, avem izomerul -cis; în caz contrar, adică doi substituienţi sunt plasaţi în părţi opuse faţă de planul legăturii duble, avem izomerul -trans.

II. METODE DE PREPARARE

Alchenele pot fi obţinute în laborator şi pe cale industrială prin mai multe metode:

1. Dehidrogenarea alcanilor (în industrie).

Drept catalizator se utilizează Cr2O3, la 4500C. Mult mai sensibil este trioxidul de crom (10%) depus pe Al2O3 (temperatura de lucru 500-6000C):

(CH3)2CH-CH3 (CH3)2C=CH2 + H2

2-metilpropan 2-metilpropenă

2.Eliminarea moleculei de apă din molecula unui alcool:

2-propanolpropenă

Cel mai uşor se elimină apa din alcoolii terţiari, după care urmează cei secundari, iar alcoolii primari sunt cei mai stabili.

3. Dehidrohalogenarea halogenurilor de alchil.

Viteza reacţiei depinde de sructura radicalului şi se micşorează astfel: terţiar > secundar > primar

80%20%

4.Hidrogenarea dienelor şi alchinelor, utilizînd catalizatori selectivi: (Ni)

CH2=CH-CH=CH2 + H2 CH3-CH=CH-CH3

1,4-butadienă2-butenă

(Ni)

CH3-C≡CH + H2 CH3-CH=CH2

propinăpropenă

5.Alchenele suferă izomerizare cînd sunt încălzite în prezenţa sau absenţa catalizatorilor.

Astfel 1-butenă se transformă în 2-butenă cînd este trecută printr-un tub de cuarţ gol la 5500C, peste oxid de aluminiu activat sau silicat de aluminiu la 440C:

III.PROPRIETĂŢI CHIMICE

Alchenele participă în următoarele reacţii chimice:

1.Reacţia de ardere (în exces de O2): C4H8 + 6O2 4CO2 + 4H2O

2.Reacţia de descompunere (ca reacţie de dehidrogenare): 4500C

CH2=CH-CH2-CH3 CH2=CH-CH=CH2 + H2

Cr2O3

1-butenă1,3-butadienă

4500C

CH2=CH-CH2-CH3 CH≡C-CH2-CH3 + H2

Cr2O3

1-butină

Caracteristic pentru alchene sunt reacţiile de adiţie la legătura dublă.

3.Hidrogenare catalitică.

Prin adiţia H2 la legătura dublă se formează alcanii corespunzători:

(Ni)

CH3-CH=CH2 + H2 CH3-CH2-CH3

propenăpropan

4. Halogenare:

Cel mai uşor se adiţionează Cl2, iar cel mai greu - I2 (numai la lumină)

5.Adiţia hidracizilor: CH2=CH2 + HI CH3-CH2-I (catalizator - FeCl3)

În acest caz cel mai uşor reacţionează HI, cel mai greu - HCl. La alchenele cu structură nesimetrică adiţia hidracizilor s-ar putea face în două moduri diferite. Atomul de halogen se leagă însă la atomul de carbon mai sărac în hidrogen (regula lui Markovnikov):

Br

|

CH3-C=CH2 + HI CH3-C-CH3

2-bromo-2-metilbutan

||

CH3CH3

5.Adiţia apei are loc în prezenţa acidului sulfuric concentrat (în afară de etenă în toate celelalte cazuri se formează alcooli secundari sau terţiari):

(3000C, 100 atm)

CH2=CH2 + HOH CH3-CH2OH

etanol

H2SO4

7.Oxidarea alchenelor - se petrece sub acţiunea soluţiei alcaline de KMnO4.

8.Polimerizarea alchenelor reprezintă un proces de unire a moleculelor identice în molecule mai mari.