ALCHENE - lucrare-grad - home
ALCHENE - lucrare-grad - home
ALCHENE - lucrare-grad - home
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
<strong>ALCHENE</strong><br />
P R O P R I E T Ă Ţ I C H I M I C E
CONSIDERAŢII ENERGETICE<br />
Reacţiile la care participă alchenele sunt<br />
determinate de structura alchenei.<br />
O legătură chimică este cu atât mai stabilă cu cât<br />
are o energie mai scăzută. Pentru a identifica legăturile<br />
chimice cele mai labile din molecula alchenei se<br />
impune să studiem comparativ energiile de legătură.
CONSIDERAŢII ENERGETICE<br />
Studiind figura alăturată<br />
se observă că legătura p are<br />
energia cea mai mică, deci<br />
este cea mai reactivă.<br />
62 kcal/mol<br />
p<br />
R C C CH CH R<br />
<br />
H H H H<br />
83 kcal/mol<br />
105 kcal/mol<br />
83 kcal/mol<br />
77 kcal/mol<br />
98 kcal/mol<br />
Următoarea legătură ca şi reactivitate este<br />
legătura C-H din poziţia vecină cu legătura<br />
dublă, numită poziţie alilică.
REACŢIILE<br />
<strong>ALCHENE</strong>LOR<br />
REACŢIILE <strong>ALCHENE</strong>LOR<br />
1. REACŢII DE ADIŢIE<br />
2. REACŢIA DE<br />
POLIMERIZARE<br />
3. REACŢIA DE<br />
SUBSTITUŢIE ÎN POZIŢIA<br />
ALILICĂ<br />
4. REACŢII DE OXIDARE<br />
a. Adiţia hidrogenului<br />
b. Adiţia halogenilor<br />
c. Adiţia hidracizilor<br />
d. Adiţia apei<br />
a. Oxidarea blândă<br />
b. Oxidarea energică
REACŢII DE ADIŢIE<br />
Reacţiile de adiţie sunt reacţii care au loc cu<br />
desfacerea legăturii p din legătura dublă, şi formarea<br />
a câte o legătură intre atomii de carbon din<br />
legătura dublă şi cele două fragmente ale<br />
reactantului. Cei doi atomi de carbon centre de<br />
reacţie îşi modifică starea de hibridizare din sp 2 în<br />
sp 3<br />
p<br />
C C<br />
<br />
+ X Y C C<br />
<br />
X Y
ADIŢIA HIDROGENULUI<br />
Alchenele reacţionează cu hidrogenul molecular<br />
în prezenţa catalizatorilor (Ni, Pt, Pd fin divizate)<br />
transformându-se în alcani.<br />
Hidrogenarea etenei
ADIŢIA HIDROGENULUI<br />
Prin hidrogenarea alchenelor se obţin alcanii care<br />
au aceeaşi catenă ca şi alchena, iar dacă alchenele<br />
sunt izomere de poziţie, se obţine acelaşi alcan.<br />
CH 2 CH CH 2 CH 3<br />
1-butena<br />
CH 3 CH CH CH 3<br />
2-butena<br />
CH 2 C CH 3<br />
CH 3<br />
+<br />
H 2<br />
+ H 2<br />
+ H 2<br />
Ni<br />
Ni<br />
Ni<br />
CH3 CH2 CH2 CH3 butan<br />
CH 3 CH 2 CH 2 CH 3<br />
CH 3 CH CH 3<br />
CH 3<br />
butan<br />
izobutena izobutan
ADIŢIA HALOGENILOR<br />
Alchenele adiţionează clor sau brom în prezenţa<br />
solvenţilor nepolari (CCl 4 sau CS 2), rezultând derivaţi<br />
dihalogenaţi geminali (cu atomii de halogen legaţi la<br />
atomi de carbon vecini).<br />
+<br />
CCl 4<br />
C C X2 C C<br />
X=Cl sau Br X X<br />
Iodul este prea puţin reactiv, iar fluorul este<br />
prea reactiv, dând reacţii energice, de<strong>grad</strong>ative.
ADIŢIA HALOGENILOR<br />
Reacţia alchenelor cu soluţia de brom, care este<br />
iniţial brun-roşcată şi se decolorează în urma<br />
reacţiei, este o reacţie de identificare şi chiar de<br />
dozare a alchenelor.<br />
CH 2 CH 2<br />
+<br />
Br 2<br />
CCl 4<br />
CH 2 CH 2<br />
Br Br
ADIŢIA HIDRACIZILOR<br />
Alchenele dizolvate în solvenţi inerţi adiţionează<br />
hidracizii (HCl, HBr, HI), rezultând derivaţi<br />
halogenaţi saturaţi.<br />
+<br />
C C HX C C<br />
X=Cl, Br sau I<br />
H X
ADIŢIA HIDRACIZILOR<br />
În cazul alchenelor simetrice nu contează la care<br />
atom de carbon se leagă halogenul, deoarece se<br />
obţine acelaşi produs final. De exemplu la adiţia HBr<br />
la 2-butenă se obţine 2-bromo-butan.
ADIŢIA HIDRACIZILOR<br />
În cazul alchenelor nesimetrice reacţia decurge<br />
conform regulii lui Markovnikov, care spune că<br />
halogenul se leagă la atomul de carbon dublu legat<br />
cel mai substituit. Astfel, adiţia de HBr la propenă<br />
conduce la 2-bromo-propan.
ADIŢIA APEI<br />
Reacţia alchenelor cu apa este catalizată de<br />
prezenţa acidului sulfuric mai mult sau mai puţin<br />
concentrat, în funcţie de alchenă. Din reacţie rezultă<br />
alcooli.<br />
+<br />
C C H2O H 2 SO 4<br />
C C<br />
H OH
ADIŢIA APEI<br />
Adiţia apei la alchenele nesimetrice se face cu<br />
respectarea regulii lui Markovnikov. Astfel, prin<br />
adiţia apei la izobutenă se obţine alcool terţbutilic.
ADIŢIA APEI<br />
Industrial, adiţia apei la etenă se realizează în<br />
prezenţa acidului fosforic depus pe oxid de aluminiu,<br />
la temperatură şi presiune ridicată.<br />
CH 2 CH 2<br />
+<br />
H O 2<br />
H3PO4 /Al2O3 CH3 CH2 OH<br />
250 -300 0 C<br />
70-80 atm
APLICAŢII<br />
1. Scrieţi ecuaţiile reacţiilor dintre 1-butenă şi: a)H 2;<br />
b) Cl 2; c) HBr; d) H 2O. Precizaţi pentru fiecare reacţie<br />
condiţiile de reacţie.<br />
2. Scrieţi ecuaţiile reacţiilor de adiţie a HCl la: etenă<br />
şi la izobutenă.<br />
3. Scrieţi formulele plane ale alchenele care prin<br />
adiţie de hidrogen conduc la 2-metil-butan.
APLICAŢII<br />
4. Identificaţi substanţele notate cu litere şi scrieţi<br />
ecuaţiile reacţiilor chimice:<br />
a + H 2<br />
b +<br />
Cl 2<br />
Ni<br />
CCl 4<br />
CH 3 CH C CH 2 CH 3<br />
CH 3<br />
CH 3 CH 2 CH 3<br />
CH 3 C CH CH 3<br />
+<br />
CH 3<br />
Cl Cl<br />
HBr<br />
c<br />
b<br />
CH 3 CH 3<br />
Ni<br />
CH 3 C C CH 3<br />
e<br />
+ H 2<br />
+<br />
O<br />
H 2<br />
H +<br />
+<br />
CH 3<br />
CH 3 CH CH 2 CH 3<br />
Cl 2<br />
CCl 4<br />
CH 3<br />
CH 3 CH CH CH 3<br />
OH<br />
d
REACŢIA DE POLIMERIZARE<br />
Alchenele cu molecule mici, precum şi alţi<br />
compuşi cu legătură dublă pot să-şi unească<br />
moleculele prin adiţii succesive, formând compuşi cu<br />
molecule mari, numiţi polimeri. Reacţia poartă<br />
numele de polimerizare, iar compuşii iniţiali se<br />
numesc monomeri.<br />
n<br />
ctz.<br />
C C C C<br />
n<br />
monomer polimer
REACŢIA DE POLIMERIZARE<br />
Prin polimerizarea etenei se obţine polietena sau<br />
polietilena care este utilizată la fabricare de folii<br />
(pungi, saci, etc.), ţevi, obiecte de uz casnic şi altele.
REACŢIA DE POLIMERIZARE<br />
Polipropilena, obţinută prin polimerizarea<br />
propenei se foloseşte la fabricarea de frânghii,<br />
covoare, containere, folii, conducte, etc.
REACŢII DE OXIDARE<br />
Legătura dublă din alchene este sensibilă la<br />
acţiunea multor agenţilor oxidanţi.<br />
În funcţie de agentul oxidant, oxidarea poate fi<br />
blândă, când se desface doar legătura p, sau energică,<br />
de<strong>grad</strong>ativă, care decurge cu ruperea legăturii duble,<br />
adică se desface atât legătura p cât şi legătura .
OXIDAREA BLÂNDĂ<br />
Dacă folosim drept agent oxidant o soluţie neutră<br />
sau slab bazică de KMnO 4 (permanganat de potasiu),<br />
atunci prin oxidare se desface doar legătura p, şi se<br />
obţin dioli vicinali.<br />
C C + [O] + H2O C C<br />
OH OH
OXIDAREA BLÂNDĂ<br />
Oxigenul atomic, necesar procesului de oxidare<br />
se obţine prin reacţia KMnO 4 cu apa.<br />
KMnO 4 + H 2O → KOH + MnO 2 + [O]<br />
C C + KMnO4 + H2O C C + MnO2 + KOH<br />
OH OH
OXIDAREA BLÂNDĂ<br />
Deoarece sunt implicate procese redox, pentru a<br />
stabili coeficienţii ecuaţiilor ne vom folosi de<br />
numerele de oxidare.<br />
3 C C + 2KMnO4 + 4H2O 3<br />
C C + 2MnO2 + 2KOH<br />
OH OH
OXIDAREA BLÂNDĂ<br />
Astfel, oxidarea blândă a etenei conduce la 1,2etandiol,<br />
iar propena se oxidează blând la 1,2propandiol.<br />
KMnO 4<br />
CH2 CH2 + [O] + H2O CH2 CH2 OH OH<br />
KMnO 4<br />
CH2 CH CH3 + [O] + H2O CH CH 2<br />
OH OH<br />
CH 3
OXIDAREA ENERGICĂ<br />
Pentru oxidarea energică a alchenelor se folosesc<br />
sisteme oxidante mai puternice, cum sunt soluţiile<br />
acide de permanganat de potasiu (KMnO 4) sau<br />
bicromat de potasiu (K 2Cr 2O 7).
OXIDAREA ENERGICĂ<br />
Produşii de reacţie rezultaţi la<br />
oxidarea energică a alchenelor<br />
diferă în funcţie de structura<br />
alchenei. Totuşi, pornind de la<br />
<strong>grad</strong>ul de substituţie al atomilor de<br />
carbon din legătura dublă se disting<br />
trei categorii de produşi de oxidare:<br />
acizi carboxilici, cetone sau dioxid<br />
de carbon şi apă.
FRAGMENT<br />
ALCHENĂ<br />
OXIDAREA ENERGICĂ<br />
EXEMPLU PRODUS DE<br />
OXIDARE<br />
EXEMPLU<br />
CH 2= CO 2 + H 2O<br />
R-CH= CH 3-CH= R-COOH CH 3-COOH<br />
R 2C= (CH 3) 2C= R 2C=O (CH 3) 2C=O<br />
C<br />
H 3<br />
KMnO<br />
O<br />
4<br />
CH C CH3 + 3 [O] H3C C +<br />
H2SO4 OH<br />
CH 3<br />
CH 3 C CH 3<br />
O
APLICAŢII<br />
1. Scrieţi ecuaţiile reacţiilor de oxidare blândă şi<br />
energică pentru 1-butenă, 2-butenă şi 2,3-dimetil-2butenă.<br />
2. Identificaţi şi scrieţi formulele plane pentru<br />
alchenele care conduc, prin oxidare energică la:<br />
a. Acid etanoic, dioxid de carbon şi apă;<br />
b. Acid propanoic şi acetonă.
HALOGENAREA ÎN POZIŢIE ALILICĂ<br />
Alchenele reacţionează cu halogeni gazoşi (Cl 2,<br />
Br 2), la lumină sau la întuneric şi la temperatură,<br />
când are loc înlocuirea unui atom de hidrogen din<br />
poziţie alilică cu un atom de halogen.<br />
C C C<br />
H<br />
+<br />
X 2<br />
300-500 0 C<br />
C C C<br />
X<br />
+<br />
HX
HALOGENAREA ÎN POZIŢIE ALILICĂ<br />
Exemple:<br />
CH 2 CH CH 3<br />
+<br />
CH 2 CH CH 2 CH 3<br />
Cl 2<br />
+<br />
300-500 0 C<br />
Br 2<br />
300-500 0 C<br />
CH 2 CH CH 2<br />
Cl<br />
+<br />
CH 2 CH CH<br />
Br<br />
HCl<br />
CH 3<br />
+<br />
HBr<br />
Din exemplele de mai sus se poate observa că<br />
atât la clorurarea propenei cât şi la bromurarea<br />
1-butenei legătura dublă rămâne neafectată.
Identificaţi<br />
substanţele notate cu<br />
litere mici şi scrieţi<br />
ecuaţiile reacţiilor<br />
chimice:<br />
APLICAŢII<br />
a + H 2<br />
b +<br />
Cl 2<br />
Ni<br />
CCl 4<br />
CH 3 CH C CH 2 CH 3<br />
d + +<br />
CH 3<br />
O O<br />
H 2<br />
CH 3 CH 2 CH 3<br />
CH 3<br />
CH 3 C CH CH 3<br />
KMnO 4<br />
CH 3 CH 2 C CH CH 3<br />
CH 3<br />
+<br />
Cl Cl<br />
HBr<br />
K2Cr2O7 /H2SO4 g + O<br />
2<br />
CH 3 CH C CH CH 3<br />
CH 3<br />
CH 3<br />
OH OH<br />
KMnO4 /H2SO4 + O<br />
e f<br />
C<br />
H 3<br />
C<br />
CH 3<br />
c<br />
O<br />
+