ალკენები ღირებული "გარდამავალი" ნივთიერებებია. მათი დახმარებით შეგიძლიათ მიიღოთ ალკანები, ალკინები, ჰალოგენის წარმოებულები, სპირტები, პოლიმერები და სხვა. უჯერი ნახშირწყალბადების მთავარი პრობლემა არის მათი თითქმის სრული არარსებობა ბუნებაში; უმეტესწილად, ამ კონკრეტული სერიის ნივთიერებები ლაბორატორიაში ქიმიური სინთეზით არის მოპოვებული. ალკენების მიღების რეაქციების თავისებურებების გასაგებად, საჭიროა მათი აგებულების გაგება.
რა არის ალკენები?
ალკენები არის ორგანული ნივთიერებები, რომლებიც შედგება ნახშირბადის და წყალბადის ატომებისგან. ამ სერიის მახასიათებელია ორმაგი კოვალენტური ბმები: სიგმა და პი. ისინი განსაზღვრავენ ნივთიერებების ქიმიურ და ფიზიკურ თვისებებს. მათი დნობის წერტილი უფრო დაბალია, ვიდრე შესაბამისი ალკანები. ასევე, ალკენები განსხვავდებიან ნახშირწყალბადების ამ "ძირითადი" სერიისგან დამატების რეაქციის არსებობით, რაც ხდება pi კავშირის გაწყვეტით. მათ ახასიათებთ იზომერიზმის ოთხი ტიპი:
- ორმაგი ბმის პოზიციის მიხედვით;
- ნახშირბადის ჩონჩხის ცვლილებებისთვის;
- კლასთაშორისი (ციკლოალკანებით);
- გეომეტრიული (cis- და trans-).
ამისთვის სხვა სახელიმთელი რიგი ნივთიერებები - ოლეფინები. ეს გამოწვეულია მათი მსგავსებით პოლიჰიდრულ კარბოქსილის მჟავებთან, რომლებსაც აქვთ ორმაგი ბმა მათ შემადგენლობაში. ალკენების ნომენკლატურა განსხვავდება იმით, რომ ნახშირბადის ჯაჭვში პირველი ატომი განისაზღვრება მრავალჯერადი ბმის განლაგებით, რომლის პოზიციაც მითითებულია ნივთიერების სახელწოდებაში.
კრეკინგი არის ალკენების ამოღების მთავარი საშუალება
კრეკინგი არის ნავთობის გადამუშავების სახეობა მაღალ ტემპერატურაზე. ამ პროცესის მთავარი მიზანია ნაკლები მოლეკულური წონის მქონე ნივთიერებების მოპოვება. ბზარი ალკენების წარმოებისთვის ხდება ალკანების დაშლის დროს, რომლებიც ნავთობპროდუქტების ნაწილია. ეს ხდება 400-დან 700 °C-მდე ტემპერატურაზე. ამ რეაქციის დროს ალკენების მისაღებად, გარდა იმ ნივთიერებისა, რომელიც იყო მისი განხორციელების მიზანი, წარმოიქმნება ალკანი. ნახშირბადის ატომების საერთო რაოდენობა რეაქციამდე და მის შემდეგ იგივეა.
სხვა სამრეწველო მეთოდები ალკენების მისაღებად
არ შეიძლება გააგრძელოთ ალკენებზე საუბარი დეჰიდროგენაციის რეაქციის ხსენების გარეშე. მისი განხორციელებისთვის აღებულია ალკანი, რომელშიც ორმაგი ბმა შეიძლება ჩამოყალიბდეს წყალბადის ორი ატომის აღმოფხვრის შემდეგ. ანუ მეთანი არ შევა ამ რეაქციაში. მაშასადამე, მთელი რიგი ალკენები იწყება ეთილენიდან. რეაქციის განსაკუთრებული პირობებია ამაღლებული ტემპერატურა და კატალიზატორი. ნიკელის ან ქრომის (III) ოქსიდი შეიძლება იმოქმედოს როგორც უკანასკნელი. რეაქციის შედეგი იქნება ალკენი ნახშირბადის ატომების შესაბამისი რაოდენობის და უფერო აირით (წყალბადით).
ამ სერიის ნივთიერებების მიღების კიდევ ერთი სამრეწველო მეთოდი არის ალკინების ჰიდროგენიზაცია. ალკენების მისაღებად ეს რეაქცია მიმდინარეობს ამაღლებულ ტემპერატურაზე და კატალიზატორის (ნიკელის ან პლატინის) მონაწილეობით. ჰიდროგენიზაციის მექანიზმი ეფუძნება მოწოდებული ალკინის ორი pi ბმის გაწყვეტას, რის შემდეგაც წყალბადის ატომები ემატება განადგურების ადგილებში.
ლაბორატორიული მეთოდი ალკოჰოლის გამოყენებით
ერთ-ერთი ყველაზე მარტივი და იაფი გზაა ინტრამოლეკულური დეჰიდრატაცია, ანუ წყლის გამოდევნა. რეაქციის განტოლების დაწერისას უნდა გვახსოვდეს, რომ ის განხორციელდება ზაიცევის წესის მიხედვით: წყალბადი გამოიყოფა ყველაზე ნაკლებად წყალბადირებული ნახშირბადის ატომიდან. ტემპერატურა უნდა იყოს 150 გრადუსზე მეტი. როგორც კატალიზატორი, თქვენ უნდა გამოიყენოთ ჰიგიროსკოპიული თვისებების მქონე ნივთიერებები (ტენიანობის მოზიდვის უნარი), მაგალითად, გოგირდის მჟავა. ჰიდროქსილის ჯგუფისა და წყალბადის გამოყოფის ადგილას წარმოიქმნება ორმაგი ბმა. რეაქციის შედეგი იქნება შესაბამისი ალკენი და ერთი წყლის მოლეკულა.
ლაბორატორიაზე დაფუძნებული ჰალო წარმოებულები
არის კიდევ ორი ლაბორატორიული მეთოდი. პირველი არის ტუტე ხსნარის მოქმედება ალკანის წარმოებულებზე, რომლებსაც აქვთ ერთი ჰალოგენის ატომი მათ შემადგენლობაში. ამ მეთოდს ეწოდება დეჰიდროჰალოგენაცია, ანუ წყალბადის ნაერთების აღმოფხვრა მეშვიდე ჯგუფის არალითონური ელემენტებით (ფტორი, ბრომი, ქლორი, იოდი). რეაქციის მექანიზმის განხორციელება, როგორც წინა შემთხვევაში, მიმდინარეობს წესის მიხედვითზაიცევი. კატალიზური პირობებია ალკოჰოლური ხსნარი და ამაღლებული ტემპერატურა. რეაქციის შემდეგ წარმოიქმნება ალკენი, ტუტე ლითონის ელემენტის მარილი და ჰალოგენი, წყალი.
მეორე მეთოდი ძალიან ჰგავს წინა მეთოდს. იგი ხორციელდება ალკანის გამოყენებით, რომელსაც აქვს ორი ჰალოგენი მის შემადგენლობაში. ასეთ ნივთიერებაზე მოქმედებს აქტიური ლითონი (თუთია ან მაგნიუმი) ალკოჰოლური ხსნარისა და ამაღლებული ტემპერატურის არსებობისას. რეაქცია მოხდება მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ წყალბადი ჩანაცვლდება ჰალოგენით ნახშირბადის ორ მეზობელ ატომზე, თუ პირობა არ არის დაკმაყოფილებული, მაშინ ორმაგი ბმა არ წარმოიქმნება.
რატომ მივიღოთ თუთია და მაგნიუმი? რეაქციის დროს ლითონი იჟანგება, რომელსაც შეუძლია ორი ელექტრონის შემოწირულობა და ორი ჰალოგენი გამოიყოფა. თუ თქვენ იღებთ ტუტე ელემენტებს, ისინი რეაგირებენ წყალთან, რომელიც ალკოჰოლის ხსნარის ნაწილია. რაც შეეხება ბეკეტოვის სერიაში მაგნიუმის და თუთიის შემდეგ ლითონებს, ისინი ძალიან სუსტი იქნება.
