Сложные реакции по органике егэ

Строение алкенов. Уместно начинать с него, так как все свойства алкенов тесно связаны с особенностями их строения. У алкенов в составе электронных орбиталей находится одно негибридное облако, которое образует пи-связь с атомом углерода. Для молекул алкенов характерна геометрическая структурная изометрия: из-за того, что P-орбитали перекрываются в двух местах, затруднено вращение относительно углерод-углеродной связи. А если так, значит, есть возможность различного взаиморасположения групп (пример: цис-бутен-2, транс-бутен-2).

Химические свойства алкенов и алканов: сравнение. Наиболее характерный механизм реакции у алканов — радикальный цепной механизм, и реакция начинается с образования свободного радикала. Для алкенов же характерен ионный механизм взаимодействия. Далее, поскольку активная форма молекулы у алкена — двойная углерод-углеродная, то, в отличие от алканов, алкены относятся к ненасыщенным углеводородам и им характерна реакция присоединения. Для алканов характерна реакция замещения. Благодаря высокой химической активности, алкены вступают в реакцию при обычных условиях, а алканам нужны дополнительные факторы — свет, тепло, искра или какой-то другой внешний фактор. И алкены, и алканы реагируют с галогенами (хлор и бром), но для алкенов это реакция присоединения (радикального характера), а для алканов — замещения. Водород присоединяется к алкенам при отсутствии катализатора; алкены могут также присоединять воду и взаимодействовать с кислотами (при этом характер реакций будет ионный). Алканы ни с водой, ни с водородом не реагируют.

Правило Марковникова гласит, что при присоединении протонных кислот или воды к несимметричным алкенам атом водорода будет присоединяться к тому атому углерода, который наиболее гидрогенизирован. Удобно, что все реакции с участием алкинов типовые и запоминаются относительно легко. Научите учеников моделировать реакцию: одни и те же связи разрываются и возникают, например, при взаимодействии алкина с водородом и с бромовой водой.

Из правила Марковникова есть исключения:

1. Когда двойная связь в молекуле алкена соседствует с электронно-акцепторной группой (например, трифторметил). Электронная плотность изменяется, и продукты реакции получаются иные, чем по правилу Марковникова. Атомы фтора сильно электроотрицательны и смещают двойную P-связь.

2. Строго для гидробромирования: взаимодействие несимметричного алкена с бромоводородом при участии органической перекиси. Тогда реакция протекает по радикальному механизму.

3. Сопряженные системы: двойная углерод-углеродная связь сопряжена с двойной углерод-водородной или углерод-азотной связью. Здесь также происходит смещение электронной плотности по P-связи. На атоме углерода возникает избыточный отрицательный заряд, в результате происходит «антимарковниковский» эффект.

Всегда ли для алкенов возможны только реакции присоединения? Согласно теории Бутлерова, достаточно знать строение молекулы, чтобы предсказать свойства вещества. Рассмотрим молекулу алкена пропена. В ней отчетливо выделяются две части: первая от этилена, где атомы углерода в sp² гибридном состоянии, вторая — от алкана (метана), в которой находится sp³ гибридный атом углерода. Следовательно, пропен сочетает в себе свойства этилена и метана; а для метана характерна реакция замещения под воздействием внешних факторов (например, внешнего облучения). Реакция замещения у пропена возможна благодаря устойчивости аллельного радикала. Для всех алкенов, начиная от пропена, возможны аналогичные реакции, хотя это и не самое характерное свойство данной группы.

Реакция полимеризации. Эта реакция имеет огромное практическое значение, потому что с ее помощью возникает целый ряд углеводородов и их производных — полимеров. Чтобы реакция началась, нужен инициатор — радикал. Он взаимодействует с молекулой, например, этилена; двойная связь в этилене распадается, образовавшаяся частица взаимодействует с другой CH-группой, затем с ещё одной, и так процесс полимеризации идет до тех пор, пока связь не оборвется (это произойдет тогда, когда встретятся два радикала).

У учеников часто возникают трудности, когда в задании требуется написать уравнение подобной реакции. Есть простой прием: объемные заместители пишем внизу. Так формула становится нагляднее.

Окисление алкенов. С одной стороны, двойная связь всегда энергетически обязательно сильнее, чем одинарная. С другой стороны, двойная связь — это наиболее активная часть молекулы, поэтому именно двойная связь подвержена окислению. При мягком окислении разрывается двойная связь, образуются двухатомные спирты. Эта реакция проходит в нейтральной среде без нагревания.

Что ещё почитать?

• Демоверсия ЕГЭ-2019 по химии
• Методические подходы к изучению ОВР в основной школе
• Методическая помощь учителю химии
• Изучение сероорганических соединений
• К методике изучения классов неорганических соединений

Если в реакции присутствует серная кислота, происходит жесткое окисление: атом углерода максимально окружает себя атомами кислорода, но одинарные связи по-прежнему не разрушаются. Здесь основная сложность — правильно определить степени окисления и расставить коэффициенты (см. видео).

Получение алкенов. Опорой для изучения этой темы должна быть хорошо усвоенная информация о химических свойствах алканов. Дегидрирование алканов по сути и является процессом получения алкенов. Другой способ — крекинг алканов: при этой реакции всегда образуется два углеводорода, алкен и алкан; интуитивно это ясно, так как на два алкена просто не хватит атомов водорода. Другие способы получения алкенов можно изучить через повторение химических свойств самих алкенов. Например: гидратация алкенов дает спирты, а если от спирта отщепить воду, нагревая его с серной кислотой, получим алкен.

Правило Зайцева. При отщеплении воды от спирта, водород преимущественно отделяется от того атома углерода, у которого водородов меньше (то есть, от вторичного). Примерно та же ситуация наблюдается при дегидрохлорировании, однако, если хлороводород присоединяется к алкену легко, то отщепить его можно только при воздействии щелочи, растворенной в спирте.

Можно присоединить галоген к алкену, получается дигалогеналкан. Отщепить галогены тоже можно, под действием активного двухвалентного металла. Часто у учеников возникает вопрос, можно ли использовать одновалентный металл? Отвечаем: можно, но это нетипичная реакция.

Циклоалканы. Снова начнем со строения. Перед нами цикличные молекулы, изомерные алкенам, не содержащие двойных углерод-углеродных связей. Здесь возможна геометрическая изомерия. Ученикам, сдающим ЕГЭ по химии, полезно знать устойчивые конформации, свойственные тем или иным циклоалканам. Еще запомним правило: малые циклы (трехчлены и четырехчлены) — напряженные, как сжатые пружины, а большие циклы (пяти- и шестичлены) менее напряжены. Для первых характерны реакции присоединения, для вторых — замещения.

Химические свойства циклоалканов. Что могут присоединить малые циклы? Водород, галоген, галогеноводород, при определенных условиях — воду. Большие циклы реагируют примерно так же, как и большие алканы: с бромом, азотной кислотой, возможны реакции дегидрирования.

Получение циклоалканов. Здесь нужно повторить уравнения реакций при взаимодействии дигалогеналканов с активными двухвалентными металлами. Эти уравнения будут очень нужны при выполнении заданий на восстановление цепочки превращений и при решении задач на нахождение формулы вещества.

#ADVERTISING_INSERT#

Вебинар по теме

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.

Пройти тестирование по этим заданиям
Вернуться к каталогу заданий

Версия для печати и копирования в MS Word

Пройти тестирование по этим заданиям

По теме: методические разработки, презентации и конспекты