Физические и химические свойства алкинов

Простейшим представителем углеводородов с тройной связью является ацетилен- родоначальник гомологического ряда алкинов.

Впервые этот газ был выделен в 1836 году Эдмундом Дэви, двоюродным братом Гемфри Дэви, при разложении водой карбида калия, полученного при сплавлении металлического калия с углём. Эдмунд Дэви описал свойства одного из продуктов реакции, названного им «новым газообразным двууглеродистым водородом»: его растворимость в воде, плотность, горение на воздухе горящим пламенем, способность реагировать с хлором.

В 1860 г. Марселен Бертло впервые получил ацетилен в разряде дуги между угольными электродами в атмосфере водорода.

Алкины (ацетиленовые углеводороды) - это ненасыщенные углеводороды, которые в своём составе имеют тройную связь.

Физические свойства. Физические свойства алкинов похожи на свойства алканов и алкенов. При обычных условиях (С2 – С4) — газы, (C5 – C16) — жидкости, начиная с C17 — твердые вещества. Температуры кипения алкинов выше, чем у соответствующих алкенов. Так, этилен имеет tкип = -103 °С, ацетилен кипит при -83,6 °С; пропен и пропин соответственно при -47 °С и -23 °С. Физические свойства некоторых алкинов показаны в таблице.

Растворимость низших алкинов в воде несколько выше, чем алкенов и алканов, однако она все же очень мала. Алкины хорошо растворимы в неполярных органических растворителях.

 Химические свойства алкинов определяются тройной связью, особенностями ее строения. Алкины способны вступать в реакции присоединения, замещения, полимеризации и окисления.

 Будучи непредельными соединениями, алкины вступают в первую очередь в реакции присоединения. Эти реакции протекают ступенчато: с присоединением одной молекулы реагента тройная связь вначале переходит в двойную, а затем, по мере дальнейшего присоединения, — в одинарную. Казалось бы, алкины, обладая двумя пи-связями, гораздо активнее должны вступать в реакции электрофильного присоединения. Но это не совсем так. Углеродные атомы в молекулах алкинов расположены ближе друг к другу, чем в алкенах, и обладают большей электроотрицательностью. Это связано с тем, что электроотрицательность атома углерода зависит от его валентного состояния. Поэтому пи-электроны, находясь ближе к ядрам углерода, проявляют несколько меньшую активность в реакциях электрофильного присоединения. Кроме того, сказывается, близость положительно заряженных ядер атомов, способных отталкивать приближающиеся электрофильные реагенты (катионы). В то же время алкины могут вступать в реакции нуклеофильного присоединения (со спиртами, аммиаком и др.).

Реакция гидрирования протекает в тех же условиях, что и в случае алкенов при действии катализаторов паладия, платины и никеля. При восстановлении алкинов вначале образуются алкены, а затем — алканы.

Эта реакция галогенирование. протекает с меньшей скоростью, чем в ряду этиленовых углеводородов. Реакция также проходит ступенчато.

 Реакции присоединения галогеноводородов, как и галогенов, идут в основном по механизму электрофильного присоединения в две стадии, причём в обеих стадиях выполняется правило Марковникова.

 Также водородные атомы в ацетилене способны замещаться на металлы, называется реакцией металлирования. В результате образуются металлические производные ацетилена —ацетилениды. Электронная плотность связи углерода к водороду несколько смещена в сторону углерода и атом водорода приобретает некоторую подвижность.

Но, эта "подвижность", конечно, несравнима со "свободой" протона в настоящих кислотах: соляная кислота, например, почти в 1033 раз сильнее по кислотности, чем ацетилен. Но и такая подвижность водорода достаточна, чтобы произошла его замена на металл в щелочной средe. Так, при действии на ацетилен аммиачного раствора оксида серебра образуется ацетиленид серебра:

С ацетиленидами в сухом виде следует обращаться очень осторожно: они крайне взрывоопасны.

 Ацетиленовые углеводород, как алканы и алкены, способны к изомеризации с перемещением тройной связи.

 Ацетилен в зависимости от условий реакции способен образовывать различные продукты полимеризации — линейные или циклические.

При пропускании ацетилена через раствор, содержащий хлорид аммония и взвесь хлорида меди одновалентного, молекулы ацетилена сдваиваются и образуется винилацетилен, а в присутствии графита продуктом реакции будет бензол.

 Эту реакцию открыл французский учёный Марселен Бертло.

Углеводороды с тройной связью имеют большое промышленное значение. Ацетилен является сырьём для многих промышленных синтезов. Из него получают уксусную кислоту, синтетический каучук, поливинилхлоридные смолы. Хлорпроизводные ацетилена нашли применение как растворители. А кислородно- ацетиленовое соединение используют для сварки металлов.