Az alkének értékes "átmeneti" anyagok. Segítségükkel alkánokat, alkinokat, halogénszármazékokat, alkoholokat, polimereket és másokat kaphat. A telítetlen szénhidrogének fő problémája szinte teljes hiányuk a természetben, az ebbe a sorozatba tartozó anyagokat többnyire laboratóriumban kémiai szintézissel bányászják. Az alkének előállítására szolgáló reakciók jellemzőinek megértéséhez meg kell értened azok szerkezetét.
Mik azok az alkének?
Az alkének olyan szerves anyagok, amelyek szén- és hidrogénatomokból állnak. Ennek a sorozatnak a jellemzője a kettős kovalens kötés: szigma és pi. Meghatározzák az anyagok kémiai és fizikai tulajdonságait. Olvadáspontjuk alacsonyabb, mint a megfelelő alkánoké. Ezenkívül az alkének különböznek ettől az "alap" szénhidrogén-sorozattól addíciós reakció jelenlétében, amely a pi-kötés megszakadásával jön létre. Négyféle izoméria jellemzi őket:
- a kettős kötés pozíciója szerint;
- a szénváz változásaiért;
- interclass (cikloalkánokkal);
- geometrikus (cisz- és transz-).
Más név ennekszámos anyag - olefinek. Ez annak köszönhető, hogy hasonlóak a többértékű karbonsavakhoz, amelyek összetételükben kettős kötés van. Az alkének nómenklatúrája annyiban különbözik, hogy a szénlánc első atomját egy többszörös kötés elhelyezése határozza meg, amelynek helyzetét az anyag neve is jelzi.
A repedés az alkének kinyerésének fő módja
A krakkolás a magas hőmérsékleten végzett olajfinomítás egyik fajtája. Ennek az eljárásnak a fő célja az alacsonyabb molekulatömegű anyagok extrakciója. A kőolajtermékek részét képező alkánok lebomlása során alkének keletkeznek. Ez 400 és 700 °C közötti hőmérsékleten történik. Az alkének előállítására irányuló reakció során a megvalósítás célját szolgáló anyagon kívül alkán is keletkezik. A szénatomok teljes száma a reakció előtt és után azonos.
Egyéb ipari módszerek alkének előállítására
Nem beszélhet tovább az alkénekről a dehidrogénezési reakció említése nélkül. Megvalósításához egy alkánt vesznek fel, amelyben két hidrogénatom eltávolítása után kettős kötés alakulhat ki. Vagyis a metán nem lép be ebbe a reakcióba. Ezért számos alkén etilénből indul ki. A reakció speciális feltételei a magasabb hőmérséklet és a katalizátor. Ez utóbbiként nikkel vagy króm(III)-oxid működhet. A reakció eredménye egy megfelelő számú szénatomot tartalmazó alkén és egy színtelen gáz (hidrogén).
Ebbe a sorozatba tartozó anyagok előállításának másik ipari módszere az alkinok hidrogénezése. Ez a reakció az alkének előállítására megemelt hőmérsékleten és katalizátor (nikkel vagy platina) részvételével megy végbe. A hidrogénezési mechanizmus a biztosított alkin két pi kötése közül az egyik megszakításán alapul, majd hidrogénatomokat adnak hozzá a pusztulás helyére.
Laboratóriumi módszer alkohollal
Az egyik legegyszerűbb és legolcsóbb módszer az intramolekuláris dehidratáció, vagyis a víz eltávolítása. A reakcióegyenlet felírásakor érdemes megjegyezni, hogy a Zaitsev-szabály szerint történik: a hidrogén a legkevésbé hidrogénezett szénatomról válik le. A hőmérsékletnek 150°C felett kell lennie. Katalizátorként higroszkópos tulajdonságokkal rendelkező (nedvesség elszívására képes) anyagokat kell használni, például kénsavat. A hidroxilcsoport és a hidrogén elválasztásának helyén kettős kötés jön létre. A reakció eredménye a megfelelő alkén és egy vízmolekula lesz.
Laboratóriumi alapú haloszármazékok
Van még két laboratóriumi módszer. Az első a lúgoldat hatása az alkánszármazékokra, amelyek összetételében egy halogénatom van. Ezt a módszert dehidrohalogénezésnek nevezik, vagyis a hidrogénvegyületek eltávolítását a hetedik csoportba tartozó nemfémes elemekkel (fluor, bróm, klór, jód). A reakciómechanizmus megvalósítása, mint az előző esetben is, a szabály szerint történikZaicev. A katalitikus körülmények alkoholos oldat és megemelt hőmérséklet. A reakció után egy alkén, egy alkálifém sója és egy halogén, víz képződik.
A második módszer nagyon hasonlít az előzőhöz. Alkánnal hajtják végre, amelynek összetétele két halogénatomot tartalmaz. Az ilyen anyagokat aktív fém (cink vagy magnézium) befolyásolja alkoholos oldat jelenlétében és megemelt hőmérsékleten. A reakció csak akkor megy végbe, ha a hidrogént két szomszédos szénatomon halogénnel helyettesítjük, ha a feltétel nem teljesül, akkor a kettős kötés nem jön létre.
Miért érdemes cinket és magnéziumot venni? A reakció során a fém oxidálódik, amely két elektront tud leadni, és két halogén távozik. Ha lúgos elemeket vesz fel, akkor reakcióba lépnek az alkoholos oldat részét képező vízzel. Ami a Beketov-sorozatban a magnézium és a cink utáni fémeket illeti, túl gyengék lesznek.
