У цьому параграфі ви дізнаєтеся:
• що таке ненасичені вуглеводні;
• яка реакція є якісною на алкени й алкіни.
Склад молекул. Етен (етилен) та етин (ацетилен) є першими представниками ненасичених вуглеводнів, у молекулах яких атоми Карбону сполучені між собою кратними зв’язками. Так, у молекулі етену та його гомологів кратність зв’язку між атомами Карбону дорівнює 2, у молекулі етину та його гомологів — 3 (рис. 45).
Молекулярні формули цих вуглеводнів подають як C2H4 — етен і C2H2 — етин. Їхні електронні та структурні формули можна зобразити відповідно так:
Хімічні властивості етену й етину
1. Етен й етин, так само як і алкани, згорають з виділенням значної кількості теплоти, особливо етин. Суміш останнього з повітрям вибухонебезпечна. Завдяки тому, що під час згорання етину (ацетилену) виділяється велика кількість теплоти, його використовують у процесі зварювання та різання металів:
2. Етен та етин реагують з воднем під час нагрівання та за наявності каталізатора — нікелю. У результаті цих реакцій гідрування утворюється насичений вуглеводень — етан:
3. Етен та етин аналогічно до водню приєднують галогени, зокрема бром:
Наведені реакції приєднання брому є якісними реакціями на ненасичені вуглеводні, тому що внаслідок їхнього перебігу відбувається знебарвлення червоно-бурого кольору бромної води. Через це такі реакції використовують для виявляння ненасичених вуглеводнів.
Демонстраційний дослід
Дослідження властивостей етену • Добування етену
Збирають прилад для добування етену (рис. 46).
Рис. 46. Прилад для добування етену
У суху пробірку наливають 3-4 мл суміші для добування етену (1 частину етанолу з об’ємною часткою 96 % і 3 частини концентрованої сульфатної кислоти). Щоб утворена суміш рівномірно кипіла, у пробірку додають трохи піску. Пробірку закривають газовідвідною трубкою, закріплюють у лапці штатива так, щоб її дно було нижче від отвору. Кінець газовідвідної трубки занурюють у пробірку з розчином бромної води або калій перманганату. Пробірку із сумішшю обережно нагрівають. Спочатку нагрівають всю пробірку, щоб витиснути повітря. Потім нагрівають суміш у слабкому полум’ї спиртівки. Спостерігають почорніння суміші та виділення газоподібного етену:
Відношення етену до бромної води
У пробірку наливають бромну воду (розчин Br2 у воді) об’ємом 1-2 мл і пропускають крізь неї газ, що виділяється. Знебарвлення води є свідченням наявності газу етену.
Горіння етену
Газовідвідну трубку після знебарвлення бромної води виймають із пробірки й перевертають догори отвором. Етен підпалюють. Він горить світлим полум’ям:
Демонстраційний дослід
Дослідження властивостей етину • Добування етину
У пробірку вміщують 3-4 шматочки кальцій карбіду CaC2 величиною з горошину й укріплюють пробірку в лапці штатива вертикально. Наливають воду об’ємом 2-3 мл. Закривають пробірку корком з газовідвідною трубкою, кінець якої занурюють у пробірку з бромною водою.
• Відношення етину до бромної води
Етин, що при цьому виділяється, реагує з бромною водою відповідно до рівняння реакції:
У результаті реакції відбувається знебарвлення розчину. Цей дослід підтверджує існування потрійного зв’язку, а отже, й утворення етину.
• Горіння етину
По завершенні досліду зі взаємодії етину з бромною водою газовідвідну трубку виймають з розчину й повертають отвором догори. Етин запалюють. Він горить кіптявим полум’ям, що є додатковим доказом утворення саме етину. Застосування етену й етину. Етен у більшості випадків використовують у виробництві поліетилену (—CH2—CH2—)n, для синтезу етанолу (CH3—CH2OH), хлороетану (CH3—CH2Cl), для прискорення процесу дозрівання фруктів.
Етин є вихідною речовиною для одержання етанолу, оцтової кислоти (CH3—COOH), синтетичного каучуку, пластмас.
Основні поняття. Ненасичені вуглеводні.
Запитання та завдання
°1. Яка кратність хімічного зв’язку в молекулах етену (етилену) та етину (ацетилену)?
°2. Які молекулярні, електронні та структурні формули етену
й етину? Чому ці речовини називають ненасиченими вуглеводнями?
3. Які реакції, характерні для етену й етину та їхніх гомологів, називають реакціями: а) окиснення; б) гідрування; в) галогенування? Наведіть приклади.
4. Які реакції є якісними на ненасичені вуглеводні гомологічного ряду етену й етину? У чому їхня особливість?
5. Порівняйте відносну густину за воднем та за повітрям: а) етену; б) етину; в) етану. Зробіть висновки.
6. Яка маса карбон(ГУ) оксиду утвориться в результаті згорання: а) 5,6 л (н. у.) етену; б) 8,4 л (н. у.) етину?
7. Який об’єм водню (н. у.) необхідно витратити для повного гідрування: а) 5 моль етену; б) 8 моль етину?
*8. Яку кількість речовини брому треба витратити для повного галогенування: а) 14 г етену; б) 39 г етину?
*9. Складіть рівняння хімічних реакцій, що відповідають наведеній схемі. Укажіть типи реакцій та умови їхнього перебігу.
Це матеріал з підручника Хімія 9 клас Бутенко (поглиблений рівень)