烯烃和炔烃的性质

(一)物理性质

常温常压下C2～C4的烯烃是气体;C5～C18为液体;C19以上的高级烯烃是固体。它们的熔沸点和密度都随着碳原子数的增加而升高。烯烃均为无色物质,难溶于水,易溶于有机溶剂。

炔烃的物理性质基本上与烷、烯烃相似,也是随着碳原子数的增加而发生规律性的变化。常温常压下C2～C4的炔烃是气体,C5～C15的炔烃是液体,C16以上的炔烃是固体。炔烃难溶于水,但易溶于石油醚、四氯化碳等有机熔剂中。

(二)化学性质

从分子结构上看,炔烃和烯烃双键、三键都容易断裂,因而炔烃和烯烃的化学性质相似,容易发生加成、氧化、聚合等反应。

1.加成反应 有机化合物分子中的双键或三键上的不饱和键断裂加入其他原子或原子团的反应,称为加成反应。

(1)催化加氢(又称催化氢化):在Pt、Pd、Ni等催化剂的催化作用下,烯烃与氢气发生加成反应,生成相应的烷烃。例如:

(2)与卤素加成:烯烃易与氯、溴发生加成反应,常温下就能很顺利地进行,生成邻二卤代烃。例如:

炔烃也能与溴水或溴的四氯化碳溶液反应。

烯烃、炔烃与溴水或溴的四氯化碳溶液发生加成反应,导致溴的红棕色消失,现象明显,操作简便,所以常用此方法鉴定碳碳双键或碳碳三键的存在。

炔烃和氯气的加成反应需要在催化剂或加热条件下进行,反映了炔烃的反应活性较烯烃弱。例如:

(3)与卤化氢加成:烯烃与卤化氢发生加成反应,生成相应的一卤代烷。例如:

乙烯是一个对称烯烃(两个双键碳原子上连接的原子或基团都相同的烯烃为对称烯烃,不同的为不对称烯烃),因此在加卤化氢时,卤素原子加到任何一个碳原子上都会生成相同的产物。但对于不对称烯烃,与卤化氢发生反应时,则会得到2种加成产物。例如:

马尔柯夫尼柯夫(Markovnikov)根据许多实验事实总结出一条经验规律:当不对称烯烃和不对称试剂(如:HX、H2O)发生加成反应时,不对称试剂的带正电部分,主要加到双键中含氢较多的碳原子上,简称为马氏规则。根据马氏规则,丙烯与碘化氢反应时,主要产物是2-碘丙烷。

炔烃与卤化氢的加成反应分两步进行,反应也遵循马氏规则。例如:

其中第一步反应是工业上生产氯乙烯的方法之一,氯乙烯是合成聚氯乙烯的单体。

(4)与水加成:烯烃可在酸的催化下直接与水作用生成醇,工业上称为烯烃的直接水合法。不对称烯烃与水加成,遵循马氏规则。

乙炔在催化剂(如硫酸汞的硫酸溶液)作用下,也能与水发生加成反应,但产物不稳定,会发生分子间重排,生成乙醛;其他的炔烃产物均为酮。

2.氧化反应　烯烃和炔烃由于碳碳双键与碳碳三键中容易被氧化。用高锰酸钾的酸性溶液作氧化剂,可以很容易地将双键或三键氧化断开。例如:

与此同时,酸性高锰酸钾溶液的紫红色立即褪去。这是鉴定不饱和烃的又一种方法。另外,烯烃、炔烃和烷烃一样,在空气里燃烧生成二氧化碳和水,并放出大量的热。

3.聚合反应　在一定条件下,烯烃分子可以彼此相互加成,生成大分子化合物。这种由许多小分子化合物结合成大分子化合物的反应称为聚合反应。参加聚合反应的小分子称为单体,聚合后生成的大分子称为聚合物。例如:

聚乙烯本身无色无味无毒,是一种性能优良、用途很广的塑料,广泛地用于制造塑料瓶、电线绝缘外皮、包装材料、玩具等。医药上用来制作输液容器、各种医用导管、整形材料等。

重点提示

烯烃、炔烃的官能团双键、三键决定烯烃、炔烃的化学性质,其化学性质比烷烃活泼,容易发生加成、氧化、聚合等反应。