Решать задания
Химия · тема 10 из 15 · ОГЭ № 9, 11 · ЕГЭ № 11, 12, 32

Алкены и алкины: кратные связи и присоединение

Этилен, пропен, ацетилен: строение с двойной и тройной связью, реакции присоединения, правило Марковникова, окисление и полимеризация.

20 мин чтенияОГЭЕГЭ22 задания

Коротко

главное за 30 секунд
  1. Алкены CnH2n содержат одну двойную связь C=C (σ + π), алкины CnH2n−2 — тройную C≡C (σ + 2π)
  2. Двойная связь: sp2, углы 120°, молекула плоская; тройная: sp, угол 180°, линейная
  3. Главные реакции — присоединение (H2, Br2, HHal, H2O) по месту π-связи
  4. Правило Марковникова: водород присоединяется к более гидрированному атому углерода при двойной связи
  5. Бромная вода и раствор KMnO4 обесцвечиваются — это качественные реакции на кратную связь
  6. Ацетилен: CaC2 + 2H2O → C2H2 + Ca(OH)2; гидратация по Кучерову даёт альдегид

Строение алкенов и алкинов

В молекуле этена (этилена) CH2=CH2 между атомами углерода двойная связь: одна σ-связь и одна π-связь. Атомы углерода в sp2-гибридизации, все шесть атомов лежат в одной плоскости, углы ≈ 120°. В ацетилене HC≡CH — тройная связь (одна σ и две π), sp-гибридизация, молекула линейная (180°).

Алкены: CnH2n (суффикс -ен, от C2: этен, пропен, бутен). Алкины: CnH2n−2 (суффикс -ин: этин, пропин, бутин). Номер указывает атом, с которого начинается кратная связь: бут-1-ен, бут-2-ен.

Виды изомерии: углеродного скелета, положения двойной связи (бут-1-ен и бут-2-ен), геометрическая цис-транс (у бут-2-ена), межклассовая (алкены и циклоалканы имеют одну формулу CnH2n; алкины и алкадиены — CnH2n−2).

π-связь слабее σ-связи, поэтому двойная связь не «в два раза прочнее» одинарной. Именно из-за π-связи алкены активны в реакциях присоединения. Длины связей C–C: 154 пм в этане, 134 пм в этене, 120 пм в этине.
Проверь себя. Какова формула этилена (этена)?

Ответ: C2H4

Реакции присоединения и правило Марковникова

Кратная связь раскрывается, а молекулы реагентов присоединяются к углероду.

  • Гидрирование: CH2=CH2 + H2 → CH3–CH3 (Ni, t).
  • Галогенирование: CH2=CH2 + Br2 → CH2Br–CH2Br (1,2-дибромэтан). Бромная вода при этом обесцвечивается.
  • Гидрогалогенирование: CH2=CH2 + HCl → CH3–CH2Cl.
  • Гидратация: CH2=CH2 + H2O → CH3CH2OH (H3PO4, t, p).
Правило Марковникова. В несимметричном алкене HX присоединяется так: водород — к тому атому C при двойной связи, у которого водородов больше, а галоген или OH — к менее гидрированному. CH3–CH=CH2 + HBr → CH3–CHBr–CH3 (2-бромпропан).

Пример. Присоединение воды к пропену: CH3–CH=CH2 + H2O → CH3–CH(OH)–CH3 (пропанол-2). Атом H идёт к CH2= (там 2 атома H), группа OH — к CH= (там 1 атом H).

Правило Марковникова — только для присоединения HX и H2O к несимметричному алкену. С Br2 и H2 оно не нужно. Если в задаче есть пероксиды, присоединение идёт против правила (эффект Хараша).
Проверь себя. Какое вещество главным образом образуется при присоединении HBr к пропену?

Ответ: 2-бромпропан

Окисление и полимеризация

Горение: C2H4 + 3O2 → 2CO2 + 2H2O. Мягкое окисление (разбавленный холодный водный раствор KMnO4, реакция Вагнера): образуется диол. 3CH2=CH2 + 2KMnO4 + 4H2O → 3HOCH2CH2OH + 2MnO2↓ + 2KOH. Фиолетовый раствор обесцвечивается, выпадает бурый осадок MnO2.

Жёсткое окисление (подкисленный раствор KMnO4 при нагревании) разрывает двойную связь: CH2= окисляется до CO2, фрагмент RCH= — до карбоновой кислоты RCOOH.

Полимеризация: n CH2=CH2 → (–CH2–CH2–)n (полиэтилен). Из пропилена получают полипропилен, из хлорэтена CH2=CHCl — поливинилхлорид.

Качественные реакции на кратную связь: обесцвечивание бромной воды и раствора KMnO4. Алканы их не обесцвечивают.
В цепочках ЕГЭ №32 «Алкен → диол» — это KMnO4, H2O, 0–20 °C; «Алкен → кислота + CO2» — KMnO4, H2SO4, нагревание.
Проверь себя. Какой двухатомный спирт образуется при мягком окислении этилена раствором KMnO4?

Ответ: этиленгликоль

Алкины: ацетилен и получение алкенов

Ацетилен получают из карбида кальция: CaC2 + 2H2O → C2H2↑ + Ca(OH)2 (и из метана: 2CH4 → C2H2 + 3H2 при 1500 °C). Реакции присоединения идут в две стадии: C2H2 + H2 → C2H4 (Pd), затем C2H4 + H2 → C2H6 (Ni).

  • Реакция Кучерова (гидратация, соли ртути): HC≡CH + H2O → CH3CHO (уксусный альдегид). Из других алкинов получаются кетоны.
  • Тримеризация (500 °C, C акт.): 3C2H2 → C6H6 (бензол).
  • Замещение водорода при концевой тройной связи: HC≡CH + 2[Ag(NH3)2]OH → AgC≡CAg↓ + 4NH3 + 2H2O. Это качественная реакция на алкины с концевой тройной связью.

Получение алкенов: дегидратация спиртов (C2H5OH → C2H4 + H2O, H2SO4 конц., 170 °C); отщепление HHal от галогеналкана под действием спиртового раствора щёлочи; крекинг алканов; дегидрирование алканов.

Не путайте условия: галогеналкан + водный раствор щёлочи даёт спирт (замещение), а спиртовой раствор щёлочи даёт алкен (отщепление). Отщепление идёт по правилу Зайцева: H отрывается от менее гидрированного соседнего атома углерода.
Проверь себя. Какое вещество образуется при тримеризации ацетилена?

Ответ: бензол

Практика

Закрепите тему: 22 задания для ОГЭ и ЕГЭ

От простых к сложным: базовый уровень — 5, повышенный — 13, высокий — 4. Мгновенная проверка, подсказки, подробные решения и тренажёр ошибок.

Решать задания по теме Флеш-карточки