РЕАКЦІЇ ВІДНОВЛЕННЯ ТА ОКИСНЕННЯ

1. Відновлення алкенів (гідрування).У присутності каталізаторів (тонкоздрібнені Рі, Реї або N1) алкени приєднують за місцем роз­риву подвійного зв'язку водень, утворюючи алкани:

N1

н₃с—сн₂-с„н_2и+2

^Си^Н2и + ^Н2

Каталітичне гідрування в присутності паладію і платини відбу­вається в більшості випадків при кімнатній температурі. Застосу­вання нікелю потребує нагрівання. Зважаючи на велику вартість платини і паладію, відновлення алкенів у промисловості прово­дять у присутності тонкоздрібненого нікелю при температурі 150—

300 °С.

2. Окиснення алкенів.Окиснюються алкени досить легко. На­прямок реакції залежить від природи окисника і умов проведення

реакції.

Окиснення калій перманганатом (реакція Вагнера). Розбавле­ний розчин КМп0₄ у нейтральному або слаболужному середови­щі окиснює алкени до двоатомних спиртів (гліколів) . При цьому знебарвлюється рожевий розчин КМп0₄ і випадає коричневий осад манган (IV) оксиду:

ЗН₂С=СН₂ + 2КМп0₄ + 4Н₂0----- ЗСН₂—СН₂ + 2КОН + 2Мп0₂

ОН ОН

етиленгліколь

або спрощено:

С₂Н₄ + [О] + 2Н₂0

Цю реакцію відкрив у 1888 року російський хімік Є. Є. Вагнер. Вона широко застосовується в аналізі для виявлення кратного зв'язку.

Концентровані розчини КМп0₄ окиснюють алкени з розри­вом зв'язку. При цьому залежно від структури алкену утворюють­ся кетони і альдегіди, причому останні окиснюються далі, до кар­бонових кислот:

Н₃С,

Н₃С

"Х=о +

Н₃С ацетон

н₃с_ч

п.сґ

Ненасичені вуглеводні. Глава /0

Алкени

Озонування алкенів. Алкени легко окиснюються озоном. Реак­ція озонування проходить за складним механізмом з утворенням за місцем розриву подвійного зв'язку продуктів приєднання озо­ну, які називають озонідами:

н₃с—сн=сн₂ + о₂

Н₃С

пропен

Багато озонідів вибухонебезпечні. При дії цинку в оцтовій кис­лоті озоніди розкладаються, утворюючи карбонільні сполуки:

О о

- Н₃С—С^ + \—Н

„ н к

оцтовий формальдегід

альдепд

При озонуванні 2,3-диметил-2-бутену утворюється ацетон:

о₃, н₂о

н₃с—с=с—сн₃

Ті

Н₃С СН₃

2,3-диметил-2-бутен

Одержані карбонільні сполуки можуть бути ідентифіковані, що дозволяє застосовувати реакцію озонування для визначення поло­ження подвійного зв'язку.

Оскільки озон реагує з алкенами кількісно (1 моль озону ви­трачається на 1 моль алкену), цю реакцію можна також застосува­ти для встановлення кількості подвійних карбон-карбонових зв'яз­ків у молекулі.

Окиснення алкенів киснем. Кисень повітря в присутності сріб­ного каталізатора окиснює алкени при нагріванні з утворенням епоксидів:

Н,С=СН, + О, ^А8'³⁰°^ас > Н,С—СН

\/ ² о

етиленоксид

Ця реакція застосовується в промисловості для одержання ети­леноксиду (оксирану).

При високотемпературному окисненні в кисні або на повітрі алкени згорають:

С₂Н₄ + 30₂ = 2С0₂ + 2Н₂0 + О

С„Н_2п + Зя/2 0₂ = лС0₂ + лН₂0 + О

На відміну від метану етилен горить світлим полум'ям, що зумовлено підвищеним вмістом Карбону в етилені (обчисліть і по­рівняйте масові частки Карбону).

ПОЛІМЕРИЗАЦІЯ АЛКЕНІВ

Полімеризацією називається процес утворення високо-молекулярних сполук (полімерів} з низькомолекулярних речовин (мономерів).

У реакцію полімеризації можуть вступати молекули одного й того ж мономеру, а також молекули двох і більше різних моно­мерів. Полімер, що складається з однакових мономерів, назива­ється гомополімером, а полімер, до складу якого входять два і біль­ше різних мономерів,— кополімером (співполімером). Реакція добування кополімерів називається реакцією кополімеризації (спів­полімеризації).

Полімеризація алкенів являє собою процес послідовного зв'я­зування молекул алкену одна з одною внаслідок розриву подвій­ного зв'язку. У загальному вигляді полімеризацію алкенів можна зобразити такою схемою:

V У гі її

и ^с=сГ------- —\-с—с—

мономер полімер

Кількість мономерних ланок л, які повторюються, називають ступенем полімеризації. Залежно від ступеня полімеризації з одно­го й того ж мономеру можна здобувати речовини з різними влас­тивостями. Процес полімеризації здійснюється в присутності ка­талізаторів (ініціаторів) і включає три основні стадії: зародження ланцюга (ініціювання), зростання ланцюга, обрив ланцюга.

... + Я₂С^=СЩ + Н₂СЯ=СН₂ + ...-----

------ *- ... —СН₂—СН₂—СН₂—СН₂ ...

Ненасичені вуглеводні. Глава 10

 

? т с—с- I І н н

п /С=С^
Ж ТІ

поліетилен

яН2С=СН І пропілен СН,

Полімеризація алкенів відбувається при високих тиску і тем­пературі, а також у присутності різноманітних каталізаторів (пе-роксидних сполук, протонних кислот, кислот Льюїса, металоорга­нічних комплексів та ін.).

-сн- I сн,

-сн

і СН СНо"

І

СН,

поліпропілен СН₃

З використанням комплексних металоорганічних каталізато­рів полімеризація отримала назву координаційної.

Каталізатори А1(С₂Н₅)₃ • ТіС1₄ дістали назву каталізаторів Ціг­лера—Натта.

Полімеризація алкенів у присутності каталізаторів Ціглера— Натта дозволяє отримувати високомолекулярні полімери при відносно низькому тиску й температурі. Цей метод широко засто­совується в промисловості для виробництва поліетилену та полі­пропілену низького тиску.

Важливою особливістю координаційної полімеризації є її сте­реохімічна спрямованість. Полімер нерегулярної будови назива­ють атактичним. Полімеризація алкенів з використанням каталі­затора Ціглера—Натта приводить до утворення стереорегулярного полімеру, що дістав назву «ізотактичний». Нижче наведено прос­торову будову атактичного та ізотактичного поліпропілену:

нсн₃н₃снн₃с н н сн₃

І V У V ^ с с с с

сн,

сн,

сн,

\ / \ / ч у ч / ч /

СН, СН-)

атактичний поліпропілен

нсн₃ нсн₃ нсн₃ нсн₃ У V V V

\ С С С X

сн₂ сн₂ сн₂ сн₂ сн₂

ізотактичний поліпропілен

Ізотактичні полімери порівняно з атактичними мають більшу міцність і вищі температури плавлення.

Поліетилен — твердий, білого кольору, жирний на дотик, на­гадує парафін. Горить голубим полум'ям, що слабко світиться. Розчини кислот, лугів, окисників на нього не діють. Концентро­вана нітратна кислота руйнує поліетилен. Це діелектрик, тому придатний для ізоляції електродротів та кабелів. Використовуєть­ся також як пакувальний матеріал.

Оскільки поліетилен — хімічно стійка речовина, з нього виго­товляють деталі в хімічному приладобудуванні, ємкості для збері­гання й транспортування агресивних рідин.

Поліпропілен має багато спільного з поліетиленом: твердий, жирний на дотик, білого кольору. Молекулярна маса коливається від 80 000 до 200 000. Стійкий до агресивних середовищ, міцний. З поліпропілену виготовляють ізоляційний матеріал, труби, хіміч­ні прилади, технічні тканини, канати. Вироби з поліпропілену ви­тримують більш високі температури (до 140 °С), ніж вироби з по­ліетилену.

Якщо в молекулі етилену замінити всі атоми Гідрогену на ато­ми Флуору, то отримаємо нову речовину — тетрафторетилен СР₂=СР₂ (лер-фторетилен):

иСР₂=СР₂ (~СР₂—СР₂—)„

Політетрафторетилен (фторопласт-4, тефлон) — речовина мо­лочно-білого кольору, молекулярна маса лежить у межах 500 000— 2 000 000; абсолютно хімічно стійкий, не змінює свої фізичні вла­стивості від -269 до +200 °С; зберігає властивості діелектрика від -60 до +200 °С. Предмети, виготовлені з нього, гнучкі, але міцні. З тефлону виготовляють хімічне обладнання.

⇐ Предыдущая16171819202122232425262728293031Следующая ⇒

 

Поиск по сайту: