Номер 1, страница 189 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 34. Химические свойства алкинов. Глава 3. Углеводороды - номер 1, страница 189.

Условие.

1. Чем отличаются алкины от алкенов по химическим свойствам?

Решение.

Решение 2.

Решение

Алкины и алкены, являясь непредельными (ненасыщенными) углеводородами, имеют ряд схожих химических свойств, обусловленных наличием кратных связей. Оба класса вступают в реакции присоединения, окисления и полимеризации. Однако наличие тройной углерод-углеродной связи ($C \equiv C$) у алкинов в отличие от двойной ($C=C$) у алкенов обусловливает существенные различия в их химическом поведении.

1. Реакции присоединения

Основное отличие заключается в том, что алкины, имея две $\pi$-связи, могут присоединять две молекулы реагента, в то время как алкены с одной $\pi$-связью — только одну. Реакции присоединения к алкинам протекают ступенчато.

• Гидрирование (присоединение водорода). Алкены гидрируются до алканов. Алкины могут быть гидрированы частично до алкенов (при использовании специального катализатора Линдлара, $Pd/CaCO_3/Pb(CH_3COO)_2$) или полностью до алканов (при использовании катализаторов Ni, Pt, Pd).
  Алкен: $CH_2=CH_2 + H_2 \xrightarrow{Ni, t^\circ} CH_3-CH_3$
  Алкин (ступенчато): $HC \equiv CH + H_2 \xrightarrow{\text{кат. Линдлара}} CH_2=CH_2 \xrightarrow{H_2, Ni} CH_3-CH_3$
• Галогенирование (присоединение галогенов). Аналогично гидрированию, алкины присоединяют галогены (например, бром) постадийно. Обесцвечивание бромной воды является качественной реакцией на кратную связь как для алкенов, так и для алкинов.
  Алкин: $HC \equiv CH + Br_2 \rightarrow CHBr=CHBr \text{ (1,2-дибромэтен)} \xrightarrow{Br_2} CHBr_2-CHBr_2 \text{ (1,1,2,2-тетрабромэтан)}$
• Гидратация (присоединение воды). Здесь проявляется одно из наиболее важных отличий. Гидратация алкенов приводит к образованию спиртов. Гидратация алкинов (реакция Кучерова), протекающая в присутствии солей ртути($II$) как катализатора, приводит к образованию карбонильных соединений. Из ацетилена образуется ацетальдегид, а из его гомологов — кетоны. Реакция идет через стадию образования неустойчивого промежуточного продукта — енола, который изомеризуется в более стабильное карбонильное соединение.
  Алкен: $CH_2=CH_2 + H_2O \xrightarrow{H^+} CH_3-CH_2OH$ (этанол)
  Алкин: $HC \equiv CH + H_2O \xrightarrow{Hg^{2+}, H^+} [CH_2=CH-OH] \text{ (виноловый спирт)} \rightarrow CH_3-CHO$ (ацетальдегид)

2. Кислотные свойства терминальных алкинов

Это уникальное свойство алкинов, у которых тройная связь находится на конце углеродной цепи (т.е. алкинов-1). Атом водорода, связанный с sp-гибридизованным атомом углерода ($H-C \equiv$), обладает подвижностью и проявляет слабые кислотные свойства. Он способен замещаться на ионы металлов, образуя соли — ацетилениды. Наиболее известны реакции с аммиачными растворами оксида серебра или хлорида меди(I), которые являются качественными реакциями на терминальную тройную связь.
$CH_3-C \equiv C-H + [Ag(NH_3)_2]OH \rightarrow CH_3-C \equiv C-Ag \downarrow \text{(белый осадок)} + 2NH_3 + H_2O$
Алкены и алкины, у которых тройная связь находится в середине цепи, в такие реакции не вступают.

3. Реакции полимеризации и олигомеризации

Для алкенов типична реакция полимеризации, в ходе которой образуются высокомолекулярные соединения (полимеры).
$nCH_2=CH_2 \xrightarrow{\text{кат.}} (-CH_2-CH_2-)_n$ (полиэтилен)
Для алкинов, в частности для ацетилена, более характерны реакции олигомеризации (соединения нескольких молекул):

• Димеризация: $2HC \equiv CH \xrightarrow{CuCl, NH_4Cl} HC \equiv C-CH=CH_2$ (винилацетилен)
• Тримеризация: $3HC \equiv CH \xrightarrow{C_{\text{акт.}}, 600^\circ C} C_6H_6$ (бензол, реакция Зелинского)

4. Окисление

Оба класса углеводородов легко окисляются, например, раствором перманганата калия, обесцвечивая его. Однако продукты реакции различны. При мягком окислении алкенов (реакция Вагнера) образуются двухатомные спирты (гликоли). При окислении алкинов даже в мягких условиях обычно происходит разрыв тройной связи с образованием карбоновых кислот (или дикетонов в нейтральной среде).
Мягкое окисление алкена: $3CH_2=CH_2 + 2KMnO_4 + 4H_2O \rightarrow 3HO-CH_2-CH_2-OH + 2MnO_2\downarrow + 2KOH$
Жесткое окисление алкина: $5R-C \equiv C-R' + 8KMnO_4 + 12H_2SO_4 \rightarrow 5R-COOH + 5R'-COOH + 4K_2SO_4 + 8MnSO_4 + 12H_2O$

Ответ:

Алкины отличаются от алкенов по химическим свойствам следующим:

1. Ступенчатость реакций присоединения. Алкины могут присоединять две молекулы реагента, а алкены — только одну.
2. Продукты гидратации. Гидратация алкенов дает спирты, а гидратация алкинов (реакция Кучерова) — альдегиды или кетоны.
3. Кислотные свойства. Терминальные алкины (с тройной связью на конце цепи) проявляют слабые кислотные свойства, образуя соли-ацетилениды с катионами тяжелых металлов ($Ag^+$, $Cu^+$), что является их качественной реакцией. Алкены такими свойствами не обладают.
4. Полимеризация/олигомеризация. Для алкенов характерна полимеризация, а для алкинов — олигомеризация (например, тримеризация ацетилена в бензол).
5. Продукты окисления. При окислении продуктами реакции для алкенов в мягких условиях являются гликоли, а для алкинов, как правило, — карбоновые кислоты (в результате разрыва тройной связи).