Alkény sú cenné „prechodné“látky. S ich pomocou môžete získať alkány, alkíny, halogénové deriváty, alkoholy, polyméry a iné. Hlavným problémom nenasýtených uhľovodíkov je ich takmer úplná absencia v prírode, látky tohto radu sa väčšinou ťažia v laboratóriu chemickou syntézou. Aby ste pochopili vlastnosti reakcií na získanie alkénov, musíte pochopiť ich štruktúru.
Čo sú alkény?
Alkény sú organické látky, ktoré pozostávajú z atómov uhlíka a vodíka. Charakteristickým znakom tejto série sú dvojité kovalentné väzby: sigma a pi. Určujú chemické a fyzikálne vlastnosti látok. Ich teplota topenia je nižšia ako teplota topenia zodpovedajúcich alkánov. Alkény sa tiež líšia od tejto „základnej“série uhľovodíkov prítomnosťou adičnej reakcie, ku ktorej dochádza porušením väzby pí. Vyznačujú sa štyrmi typmi izomérie:
- podľa polohy dvojitej väzby;
- pre zmeny v uhlíkovej kostre;
- interclass (s cykloalkánmi);
- geometrické (cis- a trans-).
Iný názov pre totomnožstvo látok – olefínov. Je to spôsobené ich podobnosťou s viacsýtnymi karboxylovými kyselinami, ktoré majú vo svojom zložení dvojitú väzbu. Názvoslovie alkénov sa líši tým, že prvý atóm v uhlíkovom reťazci je určený umiestnením násobnej väzby, ktorej poloha je uvedená aj v názve látky.
Krakkovanie je hlavný spôsob extrakcie alkénov
Krakovanie je druh rafinácie oleja pri vysokých teplotách. Hlavným cieľom tohto procesu je extrakcia látok s nižšou molekulovou hmotnosťou. K praskaniu za vzniku alkénov dochádza pri rozklade alkánov, ktoré sú súčasťou ropných produktov. K tomu dochádza pri teplotách od 400 do 700 °C. V priebehu tejto reakcie na získanie alkénov vzniká okrem látky, ktorá bola účelom jej realizácie, aj alkán. Celkový počet atómov uhlíka pred a po reakcii je rovnaký.
Iné priemyselné metódy získavania alkénov
Nemôžete ďalej hovoriť o alkénoch bez toho, aby ste spomenuli dehydrogenačnú reakciu. Na jeho realizáciu sa používa alkán, v ktorom môže po odstránení dvoch atómov vodíka vzniknúť dvojitá väzba. To znamená, že metán nevstúpi do tejto reakcie. Preto množstvo alkénov vychádza z etylénu. Špeciálne podmienky pre reakciu sú zvýšená teplota a katalyzátor. Oxid niklu alebo chrómu (III) môže pôsobiť ako druhý. Výsledkom reakcie bude alkén s príslušným počtom atómov uhlíka a bezfarebný plyn (vodík).
Ďalším priemyselným spôsobom získavania látok tohto radu je hydrogenácia alkínov. Táto reakcia na získanie alkénov prebieha pri zvýšených teplotách a za účasti katalyzátora (niklu alebo platiny). Hydrogenačný mechanizmus je založený na prerušení jednej z dvoch pí väzieb poskytnutého alkínu, po ktorom sa na miesta deštrukcie pridajú atómy vodíka.
Laboratórna metóda využívajúca alkohol
Jedným z najjednoduchších a najlacnejších spôsobov je intramolekulárna dehydratácia, čiže vylúčenie vody. Pri písaní reakčnej rovnice je potrebné pamätať na to, že sa bude vykonávať podľa Zaitsevovho pravidla: vodík sa odštiepi od najmenej hydrogenovaného atómu uhlíka. Teplota musí byť nad 150°C. Ako katalyzátor musíte použiť látky s hygroskopickými vlastnosťami (schopné ťahať vlhkosť), napríklad kyselinu sírovú. V mieste oddelenia hydroxylovej skupiny a vodíka sa vytvorí dvojitá väzba. Výsledkom reakcie bude zodpovedajúci alkén a jedna molekula vody.
Laboratórne založené halogénderiváty
Existujú ešte dve laboratórne metódy. Prvým je pôsobenie alkalického roztoku na deriváty alkánov, ktoré majú vo svojom zložení jeden atóm halogénu. Táto metóda sa nazýva dehydrohalogenácia, to znamená eliminácia zlúčenín vodíka s nekovovými prvkami siedmej skupiny (fluór, bróm, chlór, jód). Implementácia reakčného mechanizmu, ako v predchádzajúcom prípade, prebieha podľa pravidlaZajcev. Katalytické podmienky sú alkoholový roztok a zvýšená teplota. Po reakcii vzniká alkén, soľ prvku alkalického kovu a halogén, voda.
Druhá metóda je veľmi podobná predchádzajúcej. Vykonáva sa pomocou alkánu, ktorý má vo svojom zložení dva halogény. Na takúto látku pôsobí aktívny kov (zinok alebo horčík) v prítomnosti alkoholového roztoku a zvýšenej teplote. Reakcia prebehne iba vtedy, ak je vodík nahradený halogénom na dvoch susedných atómoch uhlíka, ak nie je splnená podmienka, potom sa dvojitá väzba nevytvorí.
Prečo užívať zinok a horčík? Počas reakcie sa oxiduje kov, ktorý môže darovať dva elektróny a eliminujú sa dva halogény. Ak vezmete alkalické prvky, budú reagovať s vodou, ktorá je súčasťou alkoholového roztoku. Pokiaľ ide o kovy, ktoré sú po horčíku a zinku v sérii Beketov, budú príliš slabé.
