Gli alcheni sono preziose sostanze "transizionali". Con il loro aiuto, puoi ottenere alcani, alchini, derivati dell'alogeno, alcoli, polimeri e altri. Il problema principale degli idrocarburi insaturi è la loro quasi totale assenza in natura; per la maggior parte, le sostanze di questa particolare serie vengono estratte in laboratorio mediante sintesi chimica. Per comprendere le caratteristiche delle reazioni per ottenere alcheni, è necessario comprenderne la struttura.
Cosa sono gli alcheni?
Gli alcheni sono sostanze organiche costituite da atomi di carbonio e idrogeno. Una caratteristica di questa serie sono i doppi legami covalenti: sigma e pi. Determinano le proprietà chimiche e fisiche delle sostanze. Il loro punto di fusione è inferiore a quello dei corrispondenti alcani. Inoltre, gli alcheni differiscono da questa serie "di base" di idrocarburi per la presenza di una reazione di addizione, che avviene rompendo il legame pi. Sono caratterizzati da quattro tipi di isomeria:
- secondo la posizione del doppio legame;
- per i cambiamenti nello scheletro di carbonio;
- interclasse (con cicloalcani);
- geometrico (cis- e trans-).
Un altro nome per questoun certo numero di sostanze - olefine. Ciò è dovuto alla loro somiglianza con gli acidi carbossilici polivalenti, che hanno un doppio legame nella loro composizione. La nomenclatura degli alcheni differisce in quanto il primo atomo nella catena del carbonio è determinato dal posizionamento di un legame multiplo, la cui posizione è indicata anche nel nome della sostanza.
Il cracking è il modo principale per estrarre gli alcheni
Il cracking è un tipo di raffinazione del petrolio ad alte temperature. L'obiettivo principale di questo processo è l'estrazione di sostanze a minor peso molecolare. Il cracking per produrre alcheni si verifica durante la scomposizione degli alcani, che fanno parte dei prodotti petroliferi. Ciò si verifica a temperature comprese tra 400 e 700 °C. Nel corso di questa reazione per ottenere alcheni, oltre alla sostanza che era lo scopo della sua implementazione, si forma un alcano. Il numero totale di atomi di carbonio prima e dopo la reazione è lo stesso.
Altri metodi industriali per ottenere alcheni
Non puoi continuare a parlare di alcheni senza menzionare la reazione di deidrogenazione. Per la sua implementazione viene preso un alcano, in cui si può formare un doppio legame dopo l'eliminazione di due atomi di idrogeno. Cioè, il metano non entrerà in questa reazione. Pertanto, un certo numero di alcheni parte dall'etilene. Condizioni speciali per la reazione sono temperatura elevata e un catalizzatore. L'ossido di nichel o cromo (III) può fungere da quest'ultimo. Il risultato della reazione sarà un alchene con il numero appropriato di atomi di carbonio e un gas incolore (idrogeno).
Un altro metodo industriale per ottenere sostanze di questa serie è l'idrogenazione degli alchini. Questa reazione per ottenere alcheni avviene a temperature elevate e con la partecipazione di un catalizzatore (nichel o platino). Il meccanismo di idrogenazione si basa sulla rottura di uno dei due legami pi dell'alchino fornito, dopodiché vengono aggiunti atomi di idrogeno nei siti di distruzione.
Metodo di laboratorio con alcol
Uno dei modi più semplici ed economici è la disidratazione intramolecolare, cioè l'eliminazione dell'acqua. Quando si scrive l'equazione di reazione, vale la pena ricordare che verrà eseguita secondo la regola di Zaitsev: l'idrogeno si scinderà dall'atomo di carbonio meno idrogenato. La temperatura deve essere superiore a 150°C. Come catalizzatore, è necessario utilizzare sostanze con proprietà igroscopiche (capaci di assorbire l'umidità), ad esempio l'acido solforico. Si formerà un doppio legame nel sito della separazione del gruppo ossidrile e dell'idrogeno. Il risultato della reazione sarà l'alchene corrispondente e una molecola d'acqua.
Derivati dell'alone di laboratorio
Ci sono altri due metodi di laboratorio. Il primo è l'azione di una soluzione alcalina sui derivati alcani, che hanno un atomo di alogeno nella loro composizione. Questo metodo è chiamato deidroalogenazione, cioè l'eliminazione dei composti di idrogeno con elementi non metallici del settimo gruppo (fluoro, bromo, cloro, iodio). L'implementazione del meccanismo di reazione, come nel caso precedente, procede secondo la regolaZaitsev. Le condizioni catalitiche sono una soluzione alcolica e una temperatura elevata. Dopo la reazione, si forma un alchene, un sale di un elemento di metallo alcalino e un alogeno, acqua.
Il secondo metodo è molto simile al precedente. Viene eseguito utilizzando un alcano, che ha due alogeni nella sua composizione. Tale sostanza è influenzata da un metallo attivo (zinco o magnesio) in presenza di una soluzione alcolica e temperatura elevata. La reazione avverrà solo se l'idrogeno viene sostituito da un alogeno in due atomi di carbonio vicini, se la condizione non è soddisfatta, il doppio legame non si forma.
Perché prendere zinco e magnesio? Durante la reazione, il metallo viene ossidato, che può donare due elettroni, e vengono eliminati due alogeni. Se prendi elementi alcalini, reagiranno con l'acqua, che fa parte della soluzione alcolica. Per quanto riguarda i metalli che sono dopo il magnesio e lo zinco nella serie di Beketov, saranno troppo deboli.
