Alkeny jsou cenné „přechodné“látky. S jejich pomocí můžete získat alkany, alkyny, halogenderiváty, alkoholy, polymery a další. Hlavním problémem nenasycených uhlovodíků je jejich téměř naprostá nepřítomnost v přírodě, látky této konkrétní řady se z velké části těží v laboratoři chemickou syntézou. Abyste porozuměli vlastnostem reakcí pro získání alkenů, musíte porozumět jejich struktuře.
Co jsou alkeny?
Alkeny jsou organické látky, které se skládají z atomů uhlíku a vodíku. Charakteristickým rysem této řady jsou dvojné kovalentní vazby: sigma a pi. Určují chemické a fyzikální vlastnosti látek. Jejich bod tání je nižší než u odpovídajících alkanů. Také alkeny se od této „základní“řady uhlovodíků liší přítomností adiční reakce, ke které dochází přerušením vazby pí. Vyznačují se čtyřmi typy izomerie:
- podle polohy dvojné vazby;
- pro změny v uhlíkové kostře;
- interclass (s cykloalkany);
- geometrické (cis- a trans-).
Jiný název pro totořada látek – olefinů. To je způsobeno jejich podobností s vícemocnými karboxylovými kyselinami, které mají ve svém složení dvojnou vazbu. Názvosloví alkenů se liší tím, že první atom v uhlíkovém řetězci je určen umístěním násobné vazby, jejíž poloha je také uvedena v názvu látky.
Krakování je hlavní způsob získávání alkenů
Krakování je druh rafinace oleje při vysokých teplotách. Hlavním cílem tohoto procesu je extrakce látek s nižší molekulovou hmotností. K praskání za vzniku alkenů dochází při rozkladu alkanů, které jsou součástí ropných produktů. K tomu dochází při teplotách od 400 do 700 °C. V průběhu této reakce na získání alkenů vzniká kromě látky, která byla účelem její realizace, alkan. Celkový počet atomů uhlíku před a po reakci je stejný.
Další průmyslové metody získávání alkenů
Nemůžete dále mluvit o alkenech, aniž byste zmínili dehydrogenační reakci. Pro jeho realizaci se bere alkan, ve kterém může po eliminaci dvou atomů vodíku vzniknout dvojná vazba. To znamená, že metan do této reakce nevstoupí. Proto řada alkenů vychází z ethylenu. Speciálními podmínkami pro reakci jsou zvýšená teplota a katalyzátor. Oxid niklu nebo chromitého (III) může působit jako druhý. Výsledkem reakce bude alken s příslušným počtem atomů uhlíku a bezbarvý plyn (vodík).
Další průmyslovou metodou pro získávání látek této řady je hydrogenace alkynů. Tato reakce pro získání alkenů probíhá za zvýšených teplot a za účasti katalyzátoru (nikl nebo platina). Hydrogenační mechanismus je založen na přerušení jedné ze dvou pí vazeb poskytnutého alkynu, načež se na místa destrukce přidají atomy vodíku.
Laboratorní metoda využívající alkohol
Jedním z nejjednodušších a nejlevnějších způsobů je intramolekulární dehydratace, tedy vyloučení vody. Při psaní reakční rovnice je třeba mít na paměti, že bude probíhat podle Zaitsevova pravidla: vodík se odštěpí od nejméně hydrogenovaného atomu uhlíku. Teplota musí být nad 150°C. Jako katalyzátor je třeba použít látky s hygroskopickými vlastnostmi (schopné tahat vlhkost), například kyselinu sírovou. V místě oddělení hydroxylové skupiny a vodíku se vytvoří dvojná vazba. Výsledkem reakce bude odpovídající alken a jedna molekula vody.
Laboratorní halogenderiváty
Existují dvě další laboratorní metody. Prvním je působení alkalického roztoku na alkanové deriváty, které mají ve svém složení jeden atom halogenu. Tato metoda se nazývá dehydrohalogenace, tedy eliminace sloučenin vodíku s nekovovými prvky sedmé skupiny (fluor, brom, chlor, jód). Realizace reakčního mechanismu stejně jako v předchozím případě probíhá podle pravidlaZajcev. Katalytické podmínky jsou alkoholový roztok a zvýšená teplota. Po reakci se vytvoří alken, sůl prvku alkalického kovu a halogen, voda.
Druhá metoda je velmi podobná té předchozí. Provádí se pomocí alkanu, který má ve svém složení dva halogeny. Na takovou látku působí aktivní kov (zinek nebo hořčík) v přítomnosti roztoku alkoholu a zvýšené teplotě. Reakce proběhne pouze v případě, že je vodík nahrazen halogenem na dvou sousedních atomech uhlíku, pokud není podmínka splněna, pak se dvojná vazba nevytvoří.
Proč užívat zinek a hořčík? Během reakce se oxiduje kov, který může darovat dva elektrony, a dva halogeny jsou eliminovány. Pokud vezmete alkalické prvky, budou reagovat s vodou, která je součástí alkoholového roztoku. Pokud jde o kovy, které jsou po hořčíku a zinku v sérii Beketov, budou příliš slabé.
