Химические свойства и использование

Физические свойства

Физические свойства алкенов представлены в табл. 8.

Алкены с 2-, 3- и 4-атомами углерода при нормальных условиях - газы, алкены С₅-С₁₇ - жидкости, а следующие - твёрдые вещества.

Цис-изомеры имеют более низкие температуры плавления, более высокие температуры кипения, большую плотность и более высокие показатели преломления по сравнению с транс-изомерами.

Плотность алкенов несколько выше, чем соответствующих алканов.

Алкены в воде растворяются мало, но лучше, чем алканы. Они хорошо растворяются в органических растворителях.

Адсорбционная способность алкенов ниже, чем аренов, но выше, чем алканов. На этом основано количественное определение алкенов в нефтепродуктах методом адсорбционной хроматографии.

Для алкенов характерно избирательное поглощение инфракрасных лучей, поэтому инфракрасные спектры используются при обнаружении и установлении их строения.

Таблица 8

Физические свойства алкенов

Название	Температура плавления, ^0С	Температура кипения, ^0С	Плотность dn^20
Этилен (этен)	-169,4	-103,8	0,570
Пропилен (пропен)	-185,2	-47,7	0,610
Бутилен (бутен-1)	-185,4	-6,3	0,630^-10
Цис-бутен-2	-139,3	3,7	0,644^-10
Транс-бутен-2	-105,8	0,9	0,660
Изобутилен	-140,8	-6,9	0,626
Амилен (пентен-1)	-165,2	30,1	0,611
Гексилен (гексен-1)	-139,8	63,5	0,673
Циклопентен	-136,1	44,2	0,772
Циклогексен	-103,5	82,9	0,811
Дивинил (бутадиен-1,3)	-108,9	-4,47	0,658 (при 0^0С)
Изопрен (2-метилбутадиен-1,3)	-146,0	34,07	0,681 (при 0^0С)

Химические свойства алкенов определяются наличием двойной связи. При действии на двойную связь различных реагентов разрывается менее прочная p-связь и образуются две прочные s-связи. При разрыве её за счёт освободившихся валентностей углерода присоединяются другие атомы или группы атомов, т.е. для алкенов характерны реакции присоединения:

1. Присоединение водорода (каталитическое гидрирование)

Присоединение водорода к алкенам или циклоалкенам приводит к алканам или соответственно циклоалканам:

кат-р

2. Галогенирование

Алкены при обычных условиях присоединяют галоген, особенно легко хлор и бром. В результате образуются дигалогенпроизводные алканов, содержащие галогены у соседних атомов углерода.

Реакция алкенов с бромом используется для качественного обнаружения непредельных соединений в нефтепродуктах, так как при этом взаимодействии происходит обесцвечивание бурого раствора брома:

На реакции присоединения брома и йода основано и количественное определение алкенов в нефтепродуктах методами бромных и йодных чисел, основанных на определении эквивалентных количеств брома и йода, вступивших в реакцию.

Хлорирование алкенов имеет большое значение в производстве пластмасс, каучуков, растворителей. Хлорированием этилена получают растворитель - дихлорэтан:

Из дихлорэтана получают хлористый винил - важный продукт для производства полихлорвиниловых пластмасс:

3. Сульфирование

Присоединение серной кислоты к алкенам и циклоалкенам следует правилу Марковникова: атом отрицательной части реагента присоединяется к атому углерода, связанному с наименьшим числом атомов водорода. В результате реакции образуются кислые эфиры серной кислоты (алкилсульфаты), применяемые для получения поверхностно-активных веществ:

Реакция используется также для очистки и для определения алкенов в нефтепродуктах. Для этой цели применяется серная кислота с концентрацией 80-90%, так как более концентрированная кислота взаимодействует также и с аренами.

4. Гидратация

Гидратацией алканов – присоединением воды – получают в промышленности одноатомные спирты: этиловый, изопропиловый и другие:

Важнейшим из них является этиловый спирт, который используется в качестве растворителя, в производстве синтетического каучука, полимеров, эфиров, как горючее, антифриз и т.д.

Этиловый, изопропиловый и другие спирты используют для вытеснения остаточной нефти. Их добавляют к кислотам при кислотной обработке скважин, что приводит к снижению набухаемости глинистых пород. Это способствует увеличению радиуса воздействия кислотой на пласт, облегчению выноса продуктов реакции из призабойной зоны и увеличению эффективности кислотных обработок.

5. Окисление

Окислением этилена производят окись этилена:

Окись этилена используют главным образом для производства этиленгликоля:

Он применяется для получения полиэфирных волокон, этаноламинов, поверхностно-активных веществ, антифризов.

При окислении смеси пропилена с аммиаком образуется акрилонитрил - важный мономер для синтетического каучука и химических волокон (нитрон), полимеров, которые находят большое применение в нефтехимической промышленности:

Важное промышленное значение имеют реакции полимеризации алкенов.

Циклоалкены и алкадиены способны ко всем вышеперечисленным реакциям, характерным для двойной связи.

6. Озонирование

Озон количественно присоединяется к алкенам при комнатной температуре. При этом ароматические углеводороды, находящиеся вместе с алкенами в нефтепродукте, практически не реагируют с озоном:

На реакции озонирования алкенов основано количественное определение алкенов в нефтепродуктах.

Циклоалкены и алкадиены способны ко всем вышеперечисленным реакциям, характерным для двойной связи.

Однако непредельные соединения с сопряжёнными двойными связями обладают вследствие сопряжения двойных и простых связей рядом специфических особенностей. Это, в первую очередь, сказывается на реакции присоединения.

При воздействии галогенов, водорода и других реагентов на алкадиены с сопряжёнными связями происходит присоединение к крайним атомам углерода, и в середине молекулы возникает вместо одинарной двойная связь:

Большое значение имеют реакции присоединения алкена к диену с сопряжёнными двойными связями (реакции диенового синтеза):

Эта реакция лежит в основе образования аренов при термимческой переработке алканов. На реакции диенового синтеза диенов с малеиновым ангидридом основано отделение диенов и их количественное определение в нефтепродуктах, поскольку образующийся продукт представляет собой кристаллическое вещество:

Дата добавления: 2014-01-06