Сначала происходит присоединение серной кислоты к этилену по месту разрыва двойной связи с образованием этилсерной кислоты.
Затем этилсерная кислота при взаимодействии с водой образует спирт и кислоту.
Реакция присоединения воды к этилену в присутствии твердых катализаторов используется для промышленного получения этилового спирта из непредельных углеводородов, которые содержатся в газах крекинга нефти (попутных газах), а также в коксовых газах.
Важным химическим свойством этилена и его гомологов является способность легко окисляться при обычной температуре.
При этом окислению подвергаются оба атома углерода, соединенные двойной связью.
Этилен горит светящимся пламенем с образованием оксида углерода и воды: С2Н4 + 3O2 → 2СO2 + 2Н2О.
18. Химические свойства углеводородов ряда этилена. Правило Марковникова
Химические свойства: 1) для этилена характерна горючесть; 2) в отличие от метана, этилен горит светящимся пламенем, что обусловливается повышенным содержанием в нем углерода; 3) углерод, который образуется при распаде молекул этилена от нагревания, сгорает не сразу; 4) если пропускать этилен в раствор перманганата калия, то фиолетовый раствор быстро обесцвечивается; 5) если пропускать этилен и метан в сосуды с бромной водой (водный раствор брома), то от этилена красно-бурый бром быстро обесцвечивается; 6) метан на бромную воду не действует; 7) этилен оказывается более реакционным веществом, чем предельные углеводороды; 8) при реакции этилена с бромом образуется бесцветная жидкость дибромэтан, происходит присоединение молекул брома к молекулам этилена; 9) присоединение атомов брома идет за счет двойной связи, которая при этом превращается в простую связь. Легко присоединяют бром и другие непредельные углеводороды. Раствор перманганата калия и бромная вода являются реактивами на непредельные углеводороды; 10) по двойной связи к непредельным углеводородам в присутствии катализатора (платины, никеля) может присоединяться водород.
В результате этой реакции происходит насыщение атомов углерода водородными атомами до предела.
Реакции гидрирования – это реакции, в которых происходит присоединение водорода к веществу.
Характерные черты реакции гидрирования: 1) в процессе гидрирования атомы углерода при двойной связи из состояния sр2-гибридизации переходят в состояние sр3-гибридизации; 2) изменяется пространственное строение молекулы; 3) из плоской молекулы этилена при гидрировании образуется объемная молекула этана.
Правило Марковникова.
При ионном присоединении галогеноводорода к двойной углерод-углеродной связи несимметричного алкена водород присоединяется к тому атому углерода при двойной связи, с которым соединено больше водородных атомов, а атом галогена – к тому атому углерода, где их меньше.
Влиянием метильного радикала на двойную связь и обусловливается тот факт, что присоединение идет не произвольно, а в определенном направлении.
Атом углерода смещает в свою сторону электронную плотность связей с атомами водорода и приобретает частичный отрицательный заряд. Электронная плотность связи радикала с соседним атомом углерода смещается в сторону последнего, а это образует смещение весьма подвижного облака π-связи к крайнему атому углерода.
19. Применение и получение этиленовых углеводородов
Применение углеводородов:
1) благодаря высокой химической активности углеводороды ряда этилена являются ценным сырьем для синтеза многих органических веществ;
2) этиленовые углеводороды не используются в качестве горючего;
3) особенно широко этилен используется для получения органических веществ;
4) этилен применяется для получения этилового спирта, полиэтилена. Он ускоряет созревание плодов (помидоров, цитрусовых и др.) при введении небольших количеств его в воздух теплиц. Этилен и его гомологи используются как химическое сырье для синтеза многих органических веществ;
5) при взаимодействии этилена с хлором получается 1,2-дихлорэтан.
Особенности дихлорэтана: а) это летучая, трудновоспламеняющаяся жидкость; б) используется для растворения смол; в) используется для очистки текстильных материалов; г) применяется в сельском хозяйстве для обеззараживания зернохранилищ; д) используется в борьбе с филлоксерой винограда;
6) при присоединении хлороводорода к этилену получается хлорэтан.
Особенности хлорэтана: а) это газ, который легко превращается в жидкость; б) если налить небольшое количество хлорэтана на руку, произойдет быстрое испарение жидкости и сильное местное охлаждение; в) используется в медицине для замораживания; г) используется в медицине для местной анестезии – при легких операциях;
7) присоединение воды к этилену лежит в основе производства этанола (этилового спирта);
8) при полимеризации этилена и пропилена получаются широко применяемые в технике и быту полиэтилен и полипропилен;
9) в практическом применении этилен ускоряет созревание плодов (помидоров, груш, дынь, лимонов и др.);
10) для лучшего хранения плоды транспортируются неспелыми и доводятся до созревания на месте, путем ввода небольшого количества этилена в воздух закрытых хранилищ.
Получение углеводородов:
1) углеводороды ряда этилена химически активны;
2) в промышленности эти углеводороды получаются: а) при переработке нефтепродуктов путем высокотемпературного разложения; б) путем дегидрирования предельных углеводородов. Дегидрирование – это отщепление водорода от предельных углеводородов. Например: а) этан → этилен; б) изобутан → изобутилен. Приставка де– означает отделение чего-либо. Реакция дегидрирования обратима;
3) в лаборатории непредельные углеводороды получаются различными способами, например этилен получается из этилового спирта путем отщепления воды при нагревании с серной кислотой.
20. Реакция полимеризации. Полиэтилен
Особенности реакции полимеризации:
1) полимеризация – это последовательное соединение одинаковых молекул в более крупные;
2) реакции полимеризации особенно характерны для непредельных соединений:
а) из этилена образуется высокомолекулярное вещество – полиэтилен;
б) соединение молекул этилена происходит по месту разрыва двойной связи:
Сокращенно уравнение этой реакции записывается так:
nСН2=СН2 → (-СН2-СН2-)n;
3) к концам таких молекул (макромолекул) присоединяются какие-нибудь свободные атомы или радикалы (например, атомы водорода из этилена);
4) продукт реакции полимеризации называется полимером (от греческого поли – много, мерос – часть);
5) исходное вещество, которое вступает в реакцию полимеризации, называется мономером.
Особенности полимера.
1. Полимер – это соединение с высокой молекулярной массой, молекула которого состоит из большого числа повторяющихся группировок, которые имеют одинаковое строение.
2. Эти группировки называются элементарными звеньями и структурными единицами.
Степень полимеризации (обозначается n) – это число элементарных звеньев, которые повторяются в макромолекуле.
В зависимости от степени полимеризации из одних и тех же мономеров можно получать вещества с различными свойствами.
Особенности степени полимеризации:
а) полиэтилен с короткими цепями (n = 20) является жидкостью, обладающей смазочными свойствами;