Первые представители гомологического ряда алкенов (С2-С4) — это газы, дальше — (Cs-C,7) жидкости и твердые вещества. С увеличением молекулярной массы увеличивается их температура плавления, температура кипения, удельный вес. Алкены практически нерастворимы в воде, сами являются хорошими растворителями.
Они горят более коптящим пламенем, чем алканы, что объясняется большим процентом содержания углерода.
Химические свойства алкенов обусловлены наличием двойной С=С-связи (углерод-углеродной).
Двойная связь С=С значительно короче (134 нм) простой о-связи и прочнее. Энергия этой связи 611 кДж/моль, на разрыв о-связи приходится 339.6 кДж/моль, тогда энергия разрыва r-связи будет равна: 611 — 339 = 272 кДж/моль, то есть энергия r-связи невелика. Этим объясняется легкость, с которой непредельные углеводороды вступают в реакции присоединения.
В свою очередь двойная связь влияет на реакционную способность связей С-H у соседнего с ней гибридизированного атома углерода. (а-атом) (благодаря с,r-сопряжению). Атомы водорода приобретают подвижность и способность вступать в реакции замещения (SK).
Для алкенов характерны также реакции окисления, восстановления и полимеризации.
Гидрогенизация (гидрирование) — присоединение водорода протекает в присутствии катализаторов (тонкоизмельченных Pt, Pd или Ni).
Присоединение галогенов (галогенирование). Алкены легко присоединяют хлор и бром, труднее — йод, в результате образуются вицинальныедигалогенопроизводнысапканов.
Присоединение происходит по электрофильному механизму — Ае (присоединение электрофильное). Под влиянием 71-электронной плотности двойной связи молекула брома поляризуется, при этом образуется r-комплекс. g-Комплекс представляет собой равновесную систему, состоящую из карбкатиона и бромоний-иона.
Взаимодействие о-комплекса с бромид-ионом происходит стерео-селективно, то есть бромид-ион атакует о-комплекс с противоположной стороны от имеющегося галогена. Такое присоединение называется транс- при соединен и ем. Эта реакция имеет аналитическое значение для качественного и количественного определения соединений, содержащих двойную углерод-углеродную связь.
Направление реакции галогенирования может изменяться в зависимости от условий реакции. Так, алкены с галогенирующими реагентами (хлором, N-бромсукцинимидом) в присутствии инициаторов процесса образования свободных радикалов (пероксиды, температура, УФ-свет) вступают в реакцию свободнорадикального замещения. При этом атом водорода у атома углерода в «-положении к двойной связи замещается на галоген. Такое замещение получило название алалильного. В 1869 г. русский химик В. В. Марковников на основании экспериментальных данных установил закономерность в присоединении галогеноводородов и родственных им соединений к несимметричным алкенам, известную под названием правила Марковникова. Его сущность в следующем:
при взаимодействии галогеноводоров и родственных им соединений с несимметричными алкенами атом водорода присоединяется к более гид-рогенизироваиному атому углерода, т. е. к атому углерода, содержащему большее число атомов водорода.
Это эмпирическое правило, а теперь, используя электронные представления, дадим пояснения к нему.
Направленность присоединения определяется поляризацией алкена в нереагирующем состоянии. Вследствие -эффекта и сопряжения со стороны алкильных групп л-электронная плотность двойной связи смещена к более гидрогенизированному атому углерода, что определяет наиболее вероятное место присоединения прогона. 5. Присоединение гипогалогенных кислот (гииогалогенирование). Гипогалогенныекислоты (НОСІ, HOBr, НОІ) присоединяются к алкенам по двойной связи с образованием галогенгидринов. Механизм реакции электрофилы. Озонирование алкенов. При взаимодействии алкенов с озоном образуются иерекисные соединения, которые называются озонидами. При обработке цинком в уксусной кислоте они разрушаются с образованием альдегидов или кетонов в зависимости от строения алкена. Сопоставляя продукты окисления, можно судить о наличии и положении двойной связи в этиленовом углеводороде.
7. Окисление раствором калия перманганата (реакция Вагнера, 1888г.) — гидроксилирование. Большое значение имеет реакция окисления алкенов, которая известна как реакция Е. Вагнера. При взаимодействии алкенов с разбавленным водным раствором в слабощелочной или нейтральной среде образуются двухатомные спирты (гликоли). Эта реакция является качественной на кратные связи, по обесцвечиванию раствора перманганата калия можно судить о непредельности соединения.
8. Полимеризация алкенов. Полимеризация является важным свойством этиленовых углеводородов. Полимеризация — это образование высокомолекулярных соединений (полимеров) из низкомолекулярных (мономеров) в результате соединения молекул мономера.