Алкины – углеводороды состава C n H 2n-2 , содержащие одну тройную углерод-углеродную связь.

Номенклатура. Названия алкинов образуют, заменяя суффикс «ан » в названии соответствующего алкана на суффикс «ин ». Тривиальное название первого представителя гомологического ряда - ацетилен.

По рациональной номенклатуре алкинам дают названия как производным ацетилена, полученным в результате замещения одного или двух атомов водорода на алкильные радикалы. Например, пропин

СН 3 -С≡СН по рациональной номенклатуре будет иметь название - метилацетилен.

Нахождение алкинов в природе. Ацетилен и его гомологи мало распространены в природе. Более распространены полиины, которые обнаружены в некоторых растениях. В составе природных полиинов содержится от двух до пяти тройных углерод-углеродных связей.

Получение алкинов. В промышленных масштабах получают, в основном, ацетилен.

1. Пиролиз метана и алканов:

2. Гидролиз карбида кальция: CaC 2 + 2H 2 O → C 2 H 2 + Ca(OH) 2

3. Дегидрогалогенирование вицинальных и геминальных дигалогенидов:

отщепление галогеноводорода происходит под действием спиртового раствора щелочи:

4. Алкилирование ацетилена и алкинов:

НС≡СNа + R-Сl → НС≡С-R + NаСl

R-С≡С- MgCl + R-Сl → R-С≡С-R + MgCl 2

Изомерия.

1. Структурная

Для алкинов характерны следующие виды:

а) различное строение углеродной цепи (для углеводородов с числом атомов углерода ≥ 5);

б) различное расположение кратной связи (для углеводородов с числом атомов углерода ≥ 4;

в) межклассовая.

Межклассовыми изомерами алкинов могут быть алкадиены, циклоалкены.

Строение алкинов. Атомы углерода алкинов, образующие тройную связь, находятся в состоянии sр-гибридизации. Тройная связь представляет комбинацию σ-С-С (перекрывание sр - sр - орбиталей) и двух π-С-С связей (боковое перекрывание р-р-орбиталей). Молекула ацетилена имеет линейное строение, углы между связями соответствуют 180 0 , в молекулах гомологов и их изомеров присутствует только фрагмент линейной структуры.

Тройная связь, по сравнению с двойной, короче и более поляризуема. Увеличение электроотрицательности атома углерода в sр-гибридизации приводит к более высокой, по сравнению с алкенами, поляризации σ-С-Н-связи.

Молекула ацетилена неполярна, но при введении одной алкильной группы появляется значительный, по сравнению с этиленовыми углеводородами, дипольный момент:

Физические свойства. Алкины представляют собой бесцветные газы или жидкости, начиная с С 17 - твердые вещества. Поскольку для алкинов характерны значительные дипольные моменты, они, по сравнению с алканами и алкенами, имеют более высокие температуры кипения и плавления, относительную плотность. Алкины нерастворимы воде, однако хорошо растворяются в органических малополярных растворителях. Например, ацетилен хорошо растворяется в ацетоне.

Ацетилен термодинамически неустойчивое соединение, при сжижении легко разлагается на углерод и водород.

Химические свойства. Химические свойства алкинов определяются наличием С≡С-связи, для которой, как и для двойной углерод-углеродной связи, характерны реакции присоединения электрофильных и нуклеофильных реагентов, реакции окисления и полимеризации. Алкины с концевой тройной связью вступают в реакции замещения водорода при тройной связи, который обладает слабыми кислотными свойствами.

Таким образом, молекулы алкинов содержат два основных реакционных центра – С≡С-связь и подвижный водород:

Реакции электрофильного присоединения. В реакциях электрофильного присоединения ацетилен и его гомологи по сравнению с алкенами проявляют меньшую реакционную способность, что обусловлено особенностями в строении тройной связи. Реакции протекают ступенчато (присоединение первой молекулы реагента, а затем - второй), при этом присоединение молекулы электрофила сопровождается образованием как одного геометрического изомера (стереоселективное присоединение), так и образованием смеси геометрических изомеров. Реакции присоединения к алкинам резко ускоряет присутствие в реакционной среде катализатора - соли меди (I) или ртути (II). Поэтому многие реакции присоединения к тройной связи рассматриваются как реакции нуклеофильного присоединения (вода, спирты, карбоновые кислоты и другие). В реакциях присоединения реакционная активность ацетилена по сравнению с другими алкинами мала.

а) присоединение галогенов:

Взаимодействие с молекулой галогена происходит как стереоселективное транс- присоединение (образование транс-изомера). Реакция с бромом является качественной реакцией для обнаружения как двойной, так и тройной связи.

б) присоединение галогеноводородов:

Присоединение галогеноводородов происходит по правилу Марковникова с образованием гем-дигалогенопроизводных.

в) присоединение воды.

В кислой среде в присутствии солей ртути (II) алкины взаимодействуют с водой с образованием карбонильных соединений (реакция М.Г. Кучерова, 1881г.). Присоединение воды происходит в соответствии с правилом Марковникова с образованием неустойчивых ненасыщенных спиртов (енолов), которые в условиях реакции быстро изомеризуются (правило А.П. Эльтекова, 1887г.) в более стабильные карбонильные соединения (кетоны):

Из ацетилена образуется уксусный альдегид:

г) реакции винилирования .

В реакциях присоединения спиртов, карбоновых кислот, циаоноводорода и т.д. к алкинам образуются соединения с двойной углерод-углеродной связью (винильные производные):

При этом получают простые и сложные эфиры, акрилонитрилы, которые в промышленном масштабе используются в качестве мономеров в реакциях полимеризации (например, при получении поливинилового эфира, поливинилацетата, полиакрилонитрила).

Р еакции по связи С-Н:

а) кислотные свойства.

Ацетилен и алкины с концевой тройной связью вследствие высокой электроотрицательности sр-гибридизованного атома углерода проявляют кислотные свойства за счет связи С-Н (СН-кислотность). Ряд кислотности:

При взаимодействии с металлами, сильными основаниями образуются соли – ацетилениды, при этом связь С-металл в зависимости от природы металла имеет различную полярность:

Ацетилениды щелочных металлов легко разлагаются водой.

Реакцию алкинов с магнийорганическими соединениями (реактив Гриньяра) открыл Ж. Иоцич (1902 г.), в результате взаимодействия получают углеводороды:

С ионами некоторых тяжелых металлов образуются нерастворимые в воде, иногда окрашенные, соли:

R-C≡CH + OH → R-C≡CAg↓ + 2NH 3 + H 2 O

R-C≡CH + [Сu(NH 3) 2 ]Сl → R-C≡CCu↓ + NH 4 Cl + NH 3

Реакции используются как качественные на концевую тройную связь.

Ацетилениды меди и серебра термически нестабильные вещества, при нагревании легко разлагаются: АgC≡CAg → 2Ag + 2С.

Ацетилениды используются в различных органических синтезах.

б) взаимодействие с карбонильными соединениями.

Ацетилен и алкины с концевой тройной связью в присутствии щелочей присоединяются к карбонильной группе альдегидов и кетонов с образованием ненасыщенных спиртов:

НС≡СН + Н 2 С=О → НС≡С-Н 2 С-ОН → НО-Н 2 С-НС≡С-Н 2 С-ОН

пропаргиловый спирт бутин-2-диол-1,4

Реакции окисления и восстановления. Алкины, как и алкены, легко окисляются различными по силе окислителями (см. «Алкены»). Реакция с перманганатом калия в нейтральной или слабощелочной среде (реакция Вагнера) является качественной реакцией на ненасыщенный характер углеводородов. При полном окислении (горении) ацетилена в избытке кислорода выделяется огромное количество энергии.

Гидрирование (восстановление) ацетиленовых углеводородов протекает с образованием алкенов, а затем алканов. Каталитическое гидрирование (катализаторы: Ni, Pt, Pd) происходит нестереоселективно, при этом образуются как цис -, так и транс -алкены. Восстановление водородом в других условиях (например, в присутствии щелочного металла в спирте или цинка в соляной кислоте) преимущественно образуются транс-алкены:

Димеризация, циклоолигомеризация и полимеризация. В присутствии катализаторов ацетилен и алкины могут образовывать димеры, циклические тримеры и тетрамеры, линейные полимеры:

а) в присутствии ионов меди (I) в кислой среде

б) циклоприсоединение

в) полимеризация

цис -полиацетилен, красного цвета, менее устойчив; транс- полиацетилен, синего цвета, более устойчив.

Применение:

Основные направления применения алкинов - органический синтез, сырье для производства синтетических каучуков и других полимеров, сварка и резка металлов.

Знаете ли вы, что

В 1836г. из карбида кальция впервые получил ацетилен и изучил некоторые его свойства английский химик Э.Дэви.

В 1860-х годах пиролизом метана получил углеводород состава С 2 Н 2 и дал название «ацетилен» французский химик Марселен Бертло.

В середине 19 века получены ацетилениды серебра и меди, калия и натрия.

В 1895 г. французский химик Анри Ле Шаталье провел и изучил реакцию горения ацетилена в избытке кислорода.

Катализатор (активированный уголь) в реакции образования бензола открыт русским химиком Николаем Дмитриевичем Зелинским.

В 1931г. американский ученый Юлиус Артур Ньюленд получил винилацетилен и совместно с коллегой Уоллесом Хьюмом Карозерсом разработал технологию получения хлоропрена и хлоропренового каучука.

С 1906г. ацетилен широко используется для автогенной сварки и резки металлов, температура ацетилен-кислородного пламени около 3000 0 С. Первый сварочный аппарат изготовлен в США в 1904г.

Полиацетилены - вещества с высокой электропроводностью («органические металлы»). В 1976 г. в лаборатории японского ученого Хидэки Сиракавы обнаружена сверхпроводимость материала, полученного обработкой полиацетилена парами иода (в миллиард раз лучше полиацетилена), область применения таких материалов - токопроводящие полимеры электронных и звуковоспроизводящих устройств.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Алкины – непредельные углеводороды, молекулы которых содержат одну тройную связь, в названии алкинов присутствует суффикс –ин.

Общая формула алкинов C n H 2 n -2

Таблица 1. Гомологический ряд алкинов.

Чтобы дать название алкину необходимо выбрать самую длинную углеводородную цепь, содержащую тройную связь. Нумерация цепи начинается с того края, ближе к которому находится тройная связь.

Атомы углерода тройной связи в молекулах алкинов находятся в sp-гибридизации: две σ-связи располагаются на одной линии под углом 180С друг к другу, две π-связи образованы p-электронами соседних атомов углерода и располагаются во взаимно перпендикулярных плоскостях. Тройная связь является сочетанием одной σ- и двух π-связей.

Для алкинов, начиная с пентина, характерна изомерия углеродного скелета:

CH≡C-CH 2 -CH 2 -CH 3 (пентин-1)

CH≡C-CH(CH 3)-CH 3 (3-метилбутин1)

начиная с бутина, для всех алкинов характерна изомерия положения тройной связи:

CH≡C-CH 2 -CH 3 (бутин-1)

CH 3 -C≡C-CH 3 (бутин-2)

Для алкинов характерна межклассовая изомерия с алкадиенами, так веществу с составом C 4 H 6 , соответствует три разных вещества – бутин-1, бутин-2 и бутадиен-1,3.

Химические свойства алкинов

Для алкинов характерны реакции присоединения, протекающие по нуклеофильному механизму, такие как:

— гидрирование – присоединение воды в присутствии 18%-й серной кислоты, сульфата ртути (II) и нагревании до 90С (реакция Кучерова), в результате чего образуются альдегиды

СH≡CH +H 2 O → → CH 3 -CH = O

— галогенирование – присоединение галогенов, протекающее в две стадии

СH≡CH +Br 2 →CHBr = CHBr + Br 2 →CHBr 2 -CHBr 2

— гидрогалогенирование – присоединение галогеноводородов, также, протекающее в две стадии и присоединение второй молекулы галогеноводорода протекает по правилу Марковникова (присоединение галогеноводородов к тройной связи протекает труднее, чем к двойной)

СH≡CH +HСl → CH 2 = CHCl + HCl → CH 3 -CHCl 2

Для алкинов, имеющий концевую тройную связь, характерно наличие слабых кислотных свойств. Такие алкины способны образовывать соли при взаимодействии с активными металлами:

2R-C≡C-H +2Na →2R-C≡C-Na + H 2

Ацетилинид серебра легко образуется и выпадает в осадок при пропускании ацетилена через аммиачный раствор оксида серебра:

СH≡CH + Ag 2 O → Ag- С≡C-Ag↓ + H 2 O

Ацетилен способен тримеризоваться – при пропускании ацетилена над активированным углем при 600С образуется бензол:

3C 2 H 2 → C 6 H 6

Для алкинов характерны реакции окисления и восстановления. Так, алкины легко окисляются перманганатом калия. В результате этой реакции образуются карбоновые кислоты:

R- С≡C-R’ +[O] +H 2 O → R-COOH + R’-COOH

В присутствии металлических катализаторов алкины присоединяют молекулы водорода:

CH 3 -C≡CH + H 2 → CH 3 -CH = CH 2 + H 2 → CH 3 -CH 2 -CH 3

Качественными реакциями на тройную связь являются реакции обесцвечивания раствора бромной воды и перманганата калия, а также реакция с аммиачным раствором оксида серебра в случае концевого положения тройной связи.

Физические свойства алкинов

При обычных условиях C 2 -С 4 – газы, С 5 -С 16 – жидкости, начиная с С 18 – твердые вещества. Температуры алкинов выше, чем у соответствующих алкенов.

Получение алкинов

Для получения алкинов чаще всего используют:

— реакции дегидрирования алканов и алкенов

CH 3 -CH 3 → СH≡CH +2H 2 ;

CH 2 = CH 2 → СH≡CH +H 2 .

— реакции элиминирования дигалогенпроизводных

(CH 3) 3 -CCl 2 -CH 3 +2KOH →(CH 3) 3 -C≡CH + 2KCl + 2H 2 O.

— реакции ацетиленидов с первичными галогеналканами

СH≡CNa + CH 3 -CH 2 -CH 2 -Br →СH≡C-(CH 2) 3 -CH 3 + NaBr.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

ПРИМЕР 2

Задание	При пропускании смеси пропана и ацетилена через склянку с бромной водой масса склянки увеличилась на 1,3 г. При полном сгорании такого же количества исходной смеси углеводородов выделилось 14 л (н.у.) оксида углерода (IV). Определите массовую долю пропана в исходной смеси.
Решение	Ацетилен поглощается бромной водой: НC ≡ СH + 2Вr 2 → НСВr 2 -СНВr 2 1,3 г — это масса ацетилена, следовательно, количество вещества ацетилена: v(C 2 H 2) = 1,3/26 = 0,05 моль При сгорании этого количества ацетилена по уравнению 2С 2 Н 2 + 5О 2 = 4СО 2 + 2Н 2 О Выделилось: 2-0,05 = 0,1 моль СО 2 Общее количество СО 2 равно: 14/22,4 = 0,625 моль При сгорании пропана по уравнению С 3 Н 8 + 5О 2 = ЗСO 2 + 4Н 2 О Выделилось 0,625 — 0,1 = 0,525 моль СО 2 при этом в реакцию вступило 0,525/3 = 0,175 моль С 3 Н 8 Масса пропана: 0,175 — 44 = 7,7 г. Общая масса смеси углеводородов равна: 1,3+7,7 = 9,0 г Массовая доля пропана составляет: w(С 3 Н 8) = 7,7/9,0 = 0,856, или 85,6%.
Ответ	Массовая доля пропана 85,6%.

Свойства алкинов – физические и химические похожи на свойства алкенов и алкадиенов. Однако кислотные свойства алкинов создают ряд отличительных химических свойств.

Физические свойства алкинов

Алкины, за исключением ацетилена, не имеют цвета и запаха. При нормальных условиях первые 4 члена ряда являются газами, с 5 по 15 – жидкостями, более 15 – твердыми веществами.

Растворимость алкинов

Алкины являются относительно полярными молекулами, поэтому хорошо растворимы в полярных растворителях или растворителях с низкой полярностью. В воде алкины растворяются незначительно, но лучше, чем и .

Точки плавления и кипения алкинов

Как правило, алкины плавятся и кипят при более высоких температурах, по сравнению соответствующих алканов и алкенов. Температуры плавления и кипения алкинов, увеличиваются пропорционально их молекулярной массе.

В таблице приведены физические постоянные некоторых алкинов:

Химические свойства алкинов

В общем алкины более реакционноспособны, чем алканы и алкены. Большинство реакций, в которых они участвуют являются реакциями . Однако терминальные алкины (тройная связь находится в конце цепи) также подвергаются и реакциям замещения. Атомы водорода при атоме углерода способны подвергаться протонизации, вследствие чего алкины имеют относительно кислую природу.

Реакции электрофильного присоединения (реакции тройной углерод-углеродной связи)

1) Гидрирование алкинов. В присутствии активных катализаторов (никель, платина) восстанавление алкинов водородом происходит сразу до алканов. При использовании менее активных катализаторов (Pd, железо Ренея) реакция протекает через стадию образования алкена:

При гидрировании гомологов ацетилена на первой стадии получаются цис- олефины.

2) Галогенирование алкинов протекает в две легко разделимые стадии, из которых первая стадия протекает более энергично. При недостатке галогена реакция идет в одну стадию, при избытке – две стадии:

3) Гидрогалогенирование алкинов также протекает в две разделимые стадии. При гидрохлорировании ацетилена на первоначальном этапе образуется важный в промышленности продукт – хлористый винил, далее происходит образование 1,1-дихлорэтан:

Присоединение молекулы HCl к хлористому винилу происходит по . Аналогичным образом присоединяется молекула HBr.

4) Гидратация алкинов происходит согласно правилу Марковникова с участием Hg 2+ в качестве катализатора (реакция Кучерова ). В ходе такой реакции, из ацетилена образуется ацетальдегид, а из его гомологов — кетоны:
5) Присоединение спиртов и меркаптанов . При воздействии едкого кали ацетилен и монозамещенные ацетилены под давлением присоединяют спирты, образуя акрилвиниловые эфиры (Реппе, Фаворский А.Е., М.Ф. Шоствковский): Подобным образом происходит присоединение меркаптанов.

6) Присоединение кислот.

Присоединение уксусной кислоты к ацетилену происходит в условиях гетерогенного катализа (H 3 PO 4 или B 2 O 3) с образованием винилацетата:

Винилацетат хорошо полимеризуется с образованием поливинилацетата (ПВА):

Присоединение синильной кислоты к ацетилену происходит с образованием акрилонитрила:

Акрилонитрил используют для получения полиакрилонитрила:
7) Присоединение хлоридов некоторых металлов к ацетилену:

8) Реакции полимеризации

Димеризация ацетилена происходит в присутствии солей Cu (I) с образованием винилацетилена. Дальнейшее его взаимодействие с соляной кислотой приводит к образованию хлоропрена, который используют при получении :

А.Д. Петров путем кросс-димеризации ацетилена получил изобутилен. В качестве катализаторов выступает никель в присутствии хлорида цинка:

Тримеризация ацетилена в присутствии активного угля и при температуре около 600°С ведет к образованию такого важного продукта, как бензол (реакция Зелинского ):

Ученый Шеффер в 1966 г обнаружил, что при пропускании над хлоридом алюминия раствора диметилацетилена в бензоле, последний тримеризуется. Продуктом реакции является гексаметилбициклогексадиен (гексаметилдьюаровский бензол), который далее при при воздействии температуры подвергается изомеризации в гексаметилбензолПри использовании в качестве катализатора димезитиленкобальта гексаметилбензол получается непосредственно из диметилацетилена:

Тетрамеризация ацетилена под действием никеля ведет к образованию циклоокта-1,3,5,7-тетраена (синтез Реппе ):

10) Окисление алкинов концентрированным раствором перманганата калия (KMnO 4) в кислой среде протекает с образованием карбоновых кислот. Розовый раствор KMnO 4 в ходе реакции обесцвечивается:

Окисление алкинов в мягких условиях , т.е. разбавленный раствор KMnO 4 , комнатная температура, происходит без разрыва связей. При окислении ацетилена продуктом реакции является щавелевая кислота, при окислении его гомологов в нейтральной среде реакцию можно остановить на стадии образования дикетонов:

При горении алкинов происходит их полное окисление до углекислого газа и воды. Реакция экзотермическая и протекает с выделением 1300 кДж/моль тепла:

Реакции замещения водородных атомов ацетилена

1) Взаимодействие с солями тяжелых металлов (качественная реакция). При взаимодействии ацетилена и монозамещенных гомологов с аммиачными растворами окиси серебра или полухлористой меди обрадуются нерастворимые осадки ацетиленидов:

Ацетилинид серебра Ag-C≡C-Ag – бесцветный и R-C≡C-Ag — белый

Ацетилинид меди Cu-C≡C-Cu – вишнево-бурый и R-C≡C-Cu – желто-бурый

Ацетилениды – взрывчатые вещества. Под действием кислот разлагаются с образованием ацетилена и соответствующих солей металлов.

2) Взаимодействие ацетилена и его гомологов с щелочными и щелочноземельными металлами в жидком аммиаке также приводит к образованию ацетилинидов:

Действие производных Na и Mg, известных как реактив Иоцича, подобно реактиву Греньяра, поэтому широко используются в органическом синтезе.

3) Взаимодействие ацетилена и его гомологов с кетонами в присутствии едкого кали, под небольшим давлением (А.Е. Фаворский):
4) Взаимодействие ацетилена и его гомологов с альдегидами в присутствии ацетилинида меди (Реппе): 5) Ацетилен-аллен-диеновая перегруппировка Фаворского происходит при нагревании ацетиленов с металлическим натрием. При этом расположенная «внутри» соединения тройная связь перемещается в конец. А при нагревании ацетиленов с расположенной в конце тройной связью со спиртовым раствором щелочи происходит перемещение тройной связи к центру молекулы:

Категории ,

С формулой C n H 2n-2 . Сами частицы при таких условиях находятся в состоянии sp-гибридизации. Так называется процесс смешения разных орбиталей (одноэлектронная волновая функция) с последующим возникновением одинаковых, эквивалентных по своим характеристикам.

Физические свойства алкинов немногочисленны, а вот химических - целый ряд. Впрочем, как одни, так и другие заслуживают внимания.

Сходство с алкенами

Оно действительно есть. Физические свойства алкинов похожи на те, которые характерны для алкенов - ациклических непредельных углеводородов двойной связи. Формула - C n H 2n .

Низшие алкины - это C2—C4, они представляют собой газы. У них чуть более высокие температуры кипения, чем у аналогичных алкенов.

Поскольку и те, и другие соединения являются углеводородами, то в воде они растворяются плохо. Ибо их молекулы гидрофобны. В органических растворителях, таких как бутанол, ксилол, бензол, сероуглерод, и во многих других растворяются лучше.

Также следует отметить, что алкены и алкины имеют меньшую плотность, чем вода. Алканы, насыщенные углеводороды с максимально возможным числом атомов водорода, тоже входят в этот перечень.

Химические свойства

Их очень много. И их тоже важно отметить вниманием, раз речь идет про физические и химические свойства алкинов. Если вкратце, то перечень выглядит так:

• Алкины с концевой тройной связью - это С-Н кислоты. Они с сильными основаниями образовывают соли, называющиеся алкинидами.
• Если они вступают в связь с аммиакатами одновалентной меди или серебра, то образуют качественную реакцию с концевой тройной связью.
• Добавив в алкинид серебра цианид натрия, можно получить алкин.
• Алкиниды - сильные нуклеофилы. Они могут вступать в различные реакции нуклеофильного замещения. Что, кстати, нередко применимо для синтеза гомологов ацетилена - алкина, физические свойства которого будут рассмотрены чуть позже.
• Хлорированием ацетилена хлоридом меди добывают дихлорацетилен. Но только в водных растворах CuCl.
• Если воздействовать на монозамещенные ацетилены галогеном (энергичным окислителем), то удастся получить галогеналкины.

Также данные соединения могут участвовать в реакциях карбонилирования, этинилирования, электрофильного, радикального и нуклеофильного присоединения, гидроборирования, окисления, изомеризации, олигомеризации, полимеризации, циклообразования и т. д.

Этин

Физические свойства алкинов лучше всего продемонстрировать на конкретных примерах, обратившись к характеристикам представителей данной группы соединений.

Этин - это бесцветный газ, также именуемый ацетиленом. Формула - С 2 Н 2 . В воде, как и любой другой алкин, не растворим. Легче воздуха. Закипает при температуре −83,8 °C. Разлагается при сжатии с взрывом. Этин хранят в баллонах, заполненных либо пропитанным ацетоном активированным углем, либо кизельгуром (горная порода, состоящая из останков диатомовых водорослей). В таких условиях этин растворяется в больших количествах под давлением.

Этот газ нельзя выпускать на открытый воздух. Он взрывоопасен. Интересно, что частицы данного соединения были обнаружены на Нептуне и Уране.

Пропин

Легко воспламеняемый бесцветный газ с формулой CH 3 -C≡CH. Имеет очень неприятный и резкий запах. Химические и физические свойства алкина позволяют использовать его в качестве ракетного топлива.

Данное вещество получают посредством гидролиза карбида магния. Также пропин является побочным продуктом при производстве ацетилена. Вот еще некоторые физические и термические свойства данного вещества:

• Молярная масса - 40.06 к/моль.
• Плотность - 0.70 г/см 3 .
• Температура плавления - минус 102.7°C.
• Температура кипения - минус 23.21°C.
• Энтальпия образования - 185.4 кДж/моль.

Если говорить о химических свойствах, то стоит отметить, что пропин способен изомеризоваться в присутствии силикатов или других катализаторов в аллен - простейший представитель класса гомокумуленов, ненасыщенных органических соединений с кумулированными двойными связями углерода.

Бутин

Прежде чем рассказать про физические свойства алкина, известного под этим названием, важно отметить: ему свойственна структурная изомерия. У него два изомера:

• Бутин-1. Температура плавления - минус 125.9°C. Закипает при +8.1°C. Плотность - 0.678 г/см³.
• Бутин-2. Температура плавления - минус 32.3°C. Закипает при 27°C. Плотность - 0.694 г/см³.

Молярная масса у них одинаковая - 54,09 г/моль. Но есть у бутина-2 свойство, которое не характерно другому изомеру. Он вспыхивает. И для этого нужна температура −49 ℃. При таких условиях пары над поверхностью данного вещества вспыхивают в воздухе под воздействием источника зажигания. Но устойчивого горения нет.

Пентин

У данного соединения также два изомера:

• Пентин-1. Формула: СН=-C-CH 2 -CH 2 -CH 3 . Температура плавления - минус 90°C. Кипит при +39.3 °C. Плотность равна 0.695 d 20 4 .
• Пентин-2. Формула: СН 3 -С-=С-СН 2 -СН 3 . Температура плавления - минус 101°C. Кипит при +55 °C. Плотность равна 0.714 d 20 4 .

В остальном свойства обоих изомеров идентичны всему, что было перечислено раньше. У них нет цвета и запаха, они горят, вступают в реакции присоединения, могут взаимодействовать с водородом, легче воздуха.

Кстати, раз речь идет про физические свойства алкенов и алкинов, следует отметить, что есть еще такое соединение - пентен. Это непредельный углеводород с шестью изомерами. Пентены - низкокипящие жидкости, которые растворяются лишь в органических растворителях. Их температура плавления находится в диапазоне от -168,5°C и до -137,56°C. Чтобы пентен закипел, необходимо от +20,06°C до +38,57°C.

Алканы

Об этих соединениях - напоследок. Рассматривая физические свойства алкинов и алкенов, алканы тоже нельзя оставить без внимания. Это ациклические углеводороды, имеющие разветвленное или линейное строение с простыми связями. Формула - C n H 2n+2 .

Простейший представитель данного класса - метан. Бесцветный газ с формулой CH 4 , нетоксичный и безопасный для здоровья. Но он становится взрывоопасным, если накапливается в закрытом помещении. Особенно когда концентрация находится в промежутке между 4.4% и 17%.

Что касательно физических свойств? Молярная масса - 16.05 г/моль. Плотность - 0,7168 кг/м³ в газовом состоянии. Плавится при -182,49 °C, а закипает при -161,58 °C. Может самовоспламениться, если температура достигнет показателя в 537,8 °C.

Ациклические углеводороды, содержащие в молекуле помимо одинарных связей, одну тройную связь между атомами углерода и соответствующие общей формуле С п Н 2 n -2 .

Атомы углерода, между которыми образована тройная связь, находятся в состоянии sр — гибридизации. Это означает, что в гибридизации участвуют одна s- и одна р-орбиталь, а две р-орбитали остаются негибридизованными. Перекрывание гибридных орбиталей приводит к образованию σ — связи, а за счет негибридизованных р-орбиталей соседних атомов углерода образуются две π — связи. Таким образом, тройная связь состоит из одной σ -связи и двух π -связей.

Все гибридные орбитали атомов, между которыми образована двойная связь, а также заместители при них (в случае этина - атомы водорода) лежат на одной прямой, а плоскости л-связей перпендикулярны друг другу.

Тройная углерод-углеродная связь с длиной 0,12 нм короче двойной, энергия тройной связи больше, т. е. она является более прочной.

Гомологический ряд этина

Неразветвленные алкины составляют гомологический ряд этина (ацетилена ): С 2 Н 2 - этин , С 3 Н 4 - пропин , С 4 Н 6 - , С 5 Н 8 - , С 6 Н 10 - гексин и т. д.

Изомерия и номенклатура алкинов

Для алкинов характерна структурная изомерия: изомерия углеродного скелета и изомерия положения кратной связи. Простейший алкин, для которого характерны структурные изомеры положения кратной связи класса алкинов, - это бутин:

Изомерия углеродного скелета у алкинов возможна, начиная с пентина:

Так как тройная связь предполагает линейное строение углеродной цепи, геометрическая (цис-, транс- ) изомерия для алкинов невозможна.

Наличие тройной связи в молекулах углеводородов этого класса отражается суффиксом — ин , а ее положение в цепи - номером атома углерода. Например:

Алкинам изомерны соединения некоторых других классов. Так, химическую формулу С 6 Н 10 имеют гексин (алкин), гексадиен (алкадиен) и циклогексен (циклоалкен):

Физические свойства алкинов

Температуры кипения и плавления алкинов, так же как и алкенов, закономерно повышаются при увеличении молекулярной массы соединений. Алкины имеют специфический запах. Они лучше растворяются в воде, чем алканы и алкены.

Химические свойства алкинов

Химические свойства алкинов сходны с алкенами, что обусловлено их ненасыщенностью.

1) p-Электроны более короткой тройной связи прочнее удерживаются ядрами атомов углерода и обладают меньшей поляризуемостью (подвижностью). Поэтому реакции электрофильного присоединения к алкинам протекают медленнее, чем к алкенам.

2) Связь атома водорода с углеродом в sp-гибридизованном состоянии значительно более полярна по сравнению с С-Н-связями в алканах и алкенах. Это объясняется различным вкладом в гибридизованное состояние s-орбитали, которая более прочно, чем р-АО, удерживает электроны (сравните форму и энергию s- и р-АО). Доля s-АО в sp3-состоянии составляет 25%, в sp2- 33%, а в sp- 50%. Чем больше вклад s-АО, тем выше способность атома удерживать внешние электроны, т.е. его электроотрицательность. Повышенная полярность связи С(sp)-Н приводит к возможности ее гетеролитического разрыва с отщеплением протона Н+.

Таким образом, алкины с концевой тройной связью (алкины-1) проявляют кислотные свойства и способны, вступая в реакции с металлами, образовывать соли

Получение алкинов

Применение алкинов

Наибольшее практическое значение имеют ацетилен и винилацетилен. Ацетилен используется для получения самых разнообразных веществ: уксусной кислоты, поливинилхлорида, синтетического каучука. Винилацетилен является важным промежуточным продуктом в производстве масло- и бензостойкого синтетического хлоропренового каучука.