Методи за производство на алкени: лабораторни и промишлени

Алкенес са ценни "преходни" вещества. С тяхна помощ е възможно да се получат алкани, алкини, халогенни производни, алкохоли, полимери и други. Основният проблем на ненаситените въглеводороди е тяхното почти пълно отсъствие в природата, в по-голямата си част веществата от тази серия се извличат в лабораторията чрез химичен синтез. За да се разберат особеностите на реакциите за производството на алкени, трябва да се разбере тяхната структура.

Какви са алкените?

Алкените са органични вещества, които се състоят от въглеродни и водородни атоми. Специална характеристика на тази серия са двойните ковалентни връзки: sigma и pi. Те определят химичните и физичните свойства на веществата. Точката на топене е по-ниска за тях, отколкото за съответните алкани. Също така, от тази "базова" серия от въглеводороди, алкените се отличават от наличието на реакция на прибавяне, която се получава чрез скъсване на pi-връзката. Те се характеризират с четири вида изомеризъм:

• на мястото на двойната връзка;
• върху промените в въглеродния скелет;
• междуклас (с циклоалкани);
• геометрични (цис- и транс-).

Друго име за тази серия вещества са олефините. Това се дължи на тяхното сходство с полиатомични карбоксилни киселини, които в своя състав имат двойна връзка. Номенклатурата на алкените се различава по това, че определянето на първия атом в въглеродната верига се извършва чрез поставяне на множествена връзка, чието положение също е посочено в името на веществото.

Кракването е основният начин за получаване на алкени

Крекингът е вид рафиниране на нефт при високи температурни условия. Основната цел на този процес е да се получат вещества с по-ниска молекулна маса. Крекингът за производството на алкени възниква по време на разцепването на алкани, които са част от нефтопродуктите. Това се случва при температури от 400 до 700 ° С. В хода на тази реакция за получаването на алкени, в допълнение към веществото, което е предназначено за осъществяването му, се образува алкан. Общият брой въглеродни атоми преди и след реакцията е еднакъв.

Други промишлени процеси за производство на алкени

Невъзможно е да продължим разговора за алкени, без да споменаваме реакцията на дехидрогениране. За да се осъществи, се взема алкан, при който може да се образува двойна връзка след разцепването на двата водородни атома. Това означава, че метан няма да влезе в тази реакция. Следователно, редица алкени се четат от етилен. Специфични условия за провеждане на реакцията са повишена температура и катализатор. В ролята на последната може да действа никел или хромен оксид (III). Резултатът от реакцията ще бъде производството на алкен с подходящ брой въглеродни атоми и безцветен газ (водород).

Друг промишлен метод за получаване на вещества от тази серия е хидрогенирането на алкини. Тази реакция за получаването на алкени протича при повишени температури и с участието на катализатор (никел или платина). Механизмът на хидрогениране се основава на разкъсване на една от двете пи връзки на предоставения алкин, след което водородни атоми се свързват с местата на унищожаване.

Лабораторен метод, използващ алкохол

Един от най-простите и най-рентабилните методи е вътремолекулната дехидратация, т.е. разцепването на водата. Когато пишем реакционното уравнение, си струва да си припомним, че то ще се извърши според правилото на Зайцев: водородът ще се отдели от най-малко хидрогенирания въглероден атом. Температурата трябва да е над 150 ° С. Като катализатор е необходимо да се използват вещества с хигроскопични свойства (способни да изтеглят влага), например сярна киселина. На мястото на разделяне на хидроксилната група и водорода ще се образува двойна връзка. Резултатът от реакцията ще бъде съответният алкен и една молекула вода.

Екстракция в лабораторията въз основа на халогенирани производни

Има още два лабораторни метода. Първото е действието на алкален разтвор върху алканови производни, които в своя състав имат един халогенен атом. Този метод се нарича дехидрохалогениране, т.е. разцепването на водородни съединения с неметални елементи от седмата група (флуор, бром, хлор, йод). Изпълнението на реакционния механизъм, както и в предишния случай, продължава по законите на Зайцев. Катализиращите условия са алкохолен разтвор и повишена температура. След реакцията се образува алкен, солта на металния елемент на основата и халоген, вода.

Вторият начин е много подобен на предишния. Извършва се с помощта на алкан, който има два халогени. От такова вещество действат като активен метал (цинк или магнезий) в присъствието на разтвор на алкохол и повишена температура. Реакцията ще се осъществи само ако водородът бъде заменен с халоген при два съседни въглеродни атома, ако условието не е изпълнено, тогава не се образува двойна връзка.

Защо трябва да вземате цинк и магнезий? По време на реакцията металът се окислява, което може да отдели два електрона и елиминирането на двата халогени. Ако вземете алкални елементи, те ще реагират с водата, която е в разтвора на алкохол. Що се отнася до металите, които са в гамата на Бекетов след магнезий и цинк, те ще бъдат твърде слаби.