Ümumi formul, homoloji sıra, izomerlik və adlandırma

Alkinlərin ümumi formulu $\mathrm{C_nH_{2n-2}}$ ( $n\ge2$ ). Homoloji sıra: etin (asetilen) $\mathrm{HC\equiv CH}$ , propin $\mathrm{HC\equiv C{-}CH_3}$ , butin $\mathrm{C_4H_6}$ , pentin $\mathrm{C_5H_8}$ və s.

Adlandırma: üçqat rabitəni saxlayan ən uzun zəncir seçilir, nömrələmə üçqat rabitəyə yaxın olan ucdan başlanır, alkanın adındakı -an şəkilçisi -in ilə əvəz olunur və rabitənin yeri rəqəmlə göstərilir: $\mathrm{HC\equiv C{-}CH(CH_3){-}CH_3}$ 3-metilbutin-1 adlanır.

İzomerlik növləri:

üçqat rabitənin vəziyyətinə görə: butin-1 $\mathrm{HC\equiv C{-}CH_2{-}CH_3}$ və butin-2 $\mathrm{CH_3{-}C\equiv C{-}CH_3}$ ;
karbon skeletinə görə (5 karbon atomundan başlayaraq): pentin-1 və 3-metilbutin-1;
siniflərarası izomerlik: alkadienlərlə, məsələn, butin-1 və butadien-1,3 ( $\mathrm{C_4H_6}$ ).

Üçqat rabitə ətrafında həndəsi (sis-trans) izomerlik olmur.

Elektron və fəza quruluşu

Üçqat rabitədəki karbon atomları sp-hibridləşmə halındadır. İki hibrid orbital bir düz xətt üzrə, 180° bucaq altında yönəlir, ona görə $\mathrm{C{-}C\equiv C{-}C}$ fraqmenti xəttidir, asetilen molekulu isə tam xətti quruluşludur.

Üçqat rabitə bir $\sigma$ və iki $\pi$ rabitədən ibarətdir: $\sigma$ -rabitə hibrid orbitalların, iki $\pi$ -rabitə isə qarşılıqlı perpendikulyar müstəvilərdə hibridləşməmiş p-orbitalların örtülməsindən yaranır. Üçqat rabitə ikiqat və birqat rabitədən qısadır: 0,120 nm ( $\mathrm{C{=}C}$ 0,134 nm, $\mathrm{C{-}C}$ 0,154 nm). sp-karbon atomunun $\mathrm{C{-}H}$ rabitəsi xeyli polyardır, buna görə uc üçqat rabitəli alkinlərdə bu hidrogen metal atomu ilə əvəz oluna bilir.

Alınması və fiziki xassələri

Asetilen alınır:

kalsium karbiddən (laboratoriyada və sənayedə): $\mathrm{CaC_2+2H_2O=Ca(OH)_2+C_2H_2\uparrow}$ ; karbid özü elektrik sobasında alınır: $\mathrm{CaO+3C=CaC_2+CO}$ ;
metanın pirolizindən (təxminən 1500 °C): $\mathrm{2CH_4\to C_2H_2+3H_2}$ .

Ümumi üsul: digalogenalkanlara qələvinin spirtli məhlulu ilə təsir (iki molekul halogenhidrogen ayrılır):

\mathrm{CH_3{-}CHBr{-}CH_2Br+2KOH\xrightarrow{\text{spirt}}CH_3{-}C\equiv CH+2KBr+2H_2O}

Asetilen rəngsiz qazdır, havadan bir qədər yüngüldür ( $M=26$ ), suda az həll olur. Homoloji sırada molyar kütlə artdıqca qaynama temperaturu yüksəlir: ilk nümayəndələr qaz, sonrakılar maye və bərk maddələrdir.

Kimyəvi xassələri və tətbiqi

İki $\pi$ -rabitə olduğuna görə birləşmə reaksiyaları iki mərhələdə gedir:

hidrogenləşmə (Ni, Pt, Pd): $\mathrm{HC\equiv CH\xrightarrow{+H_2}CH_2{=}CH_2\xrightarrow{+H_2}CH_3{-}CH_3}$ ;
halogenləşmə: alkinlər bromlu suyu rəngsizləşdirir, $\mathrm{HC\equiv CH+2Br_2\to CHBr_2{-}CHBr_2}$ (1,1,2,2-tetrabrometan);
hidrohalogenləşmə (Markovnikov qaydası ilə): $\mathrm{HC\equiv CH+HCl\to CH_2{=}CHCl}$ (vinilxlorid, polivinilxloridin monomeri);
hidratlaşma, Kuçerov reaksiyası ( $\mathrm{Hg^{2+}}$ duzları, turş mühit): asetilendən sirkə aldehidi, homoloqlardan ketonlar alınır: $\mathrm{HC\equiv CH+H_2O\to CH_3CHO}$ , $\mathrm{CH_3{-}C\equiv CH+H_2O\to CH_3{-}CO{-}CH_3}$ (aseton);
trimerləşmə (aktivləşdirilmiş kömür, 600 °C): $\mathrm{3C_2H_2\to C_6H_6}$ (benzol).

Oksidləşmə: asetilen havada hisli alovla yanır, oksigendə isə alovun temperaturu 3000 °C-dən yuxarı olur: $\mathrm{2C_2H_2+5O_2=4CO_2+2H_2O}$ . Alkinlər kalium permanqanat məhlulunu rəngsizləşdirir.

Uc hidrogenin əvəz olunması: $\mathrm{HC\equiv CH+2[Ag(NH_3)_2]OH\to AgC\equiv CAg\downarrow+4NH_3+2H_2O}$ . Bu reaksiyaya yalnız $\mathrm{{\equiv}C{-}H}$ fraqmenti olan alkinlər girir: butin-1 çöküntü verir, butin-2 vermir.

Tətbiqi: metalların qaynağı və kəsilməsi, sirkə aldehidi və sirkə turşusu, vinilxlorid, xloropren kauçuku, həlledicilər istehsalı.

Yadda saxla

Ümumi formul $\mathrm{C_nH_{2n-2}}$ ; alkadienlərlə siniflərarası izomerdir.
Üçqat rabitə: 1 $\sigma$ + 2 $\pi$ ; karbon atomları sp-hibridləşmədə, bucaq 180°, fraqment xəttidir.
Asetilen: $\mathrm{CaC_2+2H_2O}$ və ya metanın pirolizi; homoloqlar: digalogenalkan + qələvinin spirtli məhlulu.
Kuçerov reaksiyası: asetilendən sirkə aldehidi, digər alkinlərdən ketonlar alınır.
$[\mathrm{Ag(NH_3)_2}]\mathrm{OH}$ ilə çöküntünü yalnız uc üçqat rabitəli alkinlər verir.

Həll olunmuş misallar

Misal 1
$\mathrm{C_5H_8}$ tərkibli alkinlərin bütün izomerlərinin struktur formullarını yazın və adlandırın.
Həlli
1. Zəncir 5 atomludur: üçqat rabitə 1-ci və ya 2-ci vəziyyətdə ola bilər:
- $\mathrm{HC\equiv C{-}CH_2{-}CH_2{-}CH_3}$ : pentin-1;
- $\mathrm{CH_3{-}C\equiv C{-}CH_2{-}CH_3}$ : pentin-2.
1. Zəncir 4 atomlu, bir metil budağı ilə. Budaq üçqat rabitəli karbonda ola bilməz (o karbon artıq dörd rabitə işlədib), ona görə yeganə variant: $\mathrm{HC\equiv C{-}CH(CH_3){-}CH_3}$ , 3-metilbutin-1.
2. Zəncir 3 atomlu olarsa, iki metil budağı üçqat rabitəli karbonlara düşür, bu mümkün deyil.
Cavab: 3 alkin izomeri. Bu formula həm də alkadienlərə və tsikloalkenlərə uyğundur (siniflərarası izomerlər).
Misal 2
Tərkibində 20% qarışıq olan 32 q texniki kalsium karbiddən neçə litr (n.ş.) asetilen almaq olar? ( $A_r$ : Ca 40, C 12)
Həlli
1. Təmiz karbidin kütləsi: $m(\mathrm{CaC_2})=32\cdot0{,}8=25{,}6$ q.
2. $M(\mathrm{CaC_2})=40+2\cdot12=64$ q/mol, $n=\dfrac{25{,}6}{64}=0{,}4$ mol.
3. $\mathrm{CaC_2+2H_2O=Ca(OH)_2+C_2H_2}$ : $n(\mathrm{C_2H_2})=n(\mathrm{CaC_2})=0{,}4$ mol.
4. $V=0{,}4\cdot22{,}4=8{,}96$ l.
Cavab: 8,96 l.

Özünü yoxla

Əvvəl özün həll et, sonra cavaba bax.

5,6 l (n.ş.) alkinin kütləsi 10 q-dır. Alkinin molekul formulunu tapın.
1. $\mathrm{C_2H_2}$
2. $\mathrm{C_3H_6}$
3. $\mathrm{C_4H_6}$
4. $\mathrm{C_3H_4}$
5. $\mathrm{C_5H_8}$
Cavabı göstərCavabı gizlət
Düzgün cavab: D $\mathrm{C_3H_4}$
$n=\dfrac{5{,}6}{22{,}4}=0{,}25$ mol, $M=\dfrac{10}{0{,}25}=40$ q/mol. $\mathrm{C_nH_{2n-2}}$ : $14n-2=40$ , $n=3$ , yəni $\mathrm{C_3H_4}$ (propin). $\mathrm{C_3H_6}$ alkin deyil.
Butin-1 ilə butin-2-ni hansı reaktivlə fərqləndirmək olar?
1. bromlu su
2. kalium permanqanat məhlulu
3. gümüş oksidin ammonyaklı məhlulu
4. nikel üzərində hidrogen
5. hidrogen-xlorid
Cavabı göstərCavabı gizlət
Düzgün cavab: C gümüş oksidin ammonyaklı məhlulu
Butin-1-də uc $\mathrm{{\equiv}C{-}H}$ fraqmenti var və o, gümüş oksidin ammonyaklı məhlulu ilə çöküntü verir; butin-2-də belə hidrogen yoxdur. Qalan reaktivlər üçqat rabitə ilə reaksiya verdiyi üçün hər iki maddəyə eyni təsir edir.
Propinin Kuçerov reaksiyası ilə hidratlaşmasından hansı maddə alınır?
1. propanal
2. aseton (propanon)
3. propanol-1
4. propanol-2
5. propion turşusu
Cavabı göstərCavabı gizlət
Düzgün cavab: B aseton (propanon)
Markovnikov qaydasına görə $\mathrm{OH}$ qrupu hidrogeni az olan karbona birləşir, alınan doymamış spirt davamsızdır və ketona çevrilir: $\mathrm{CH_3{-}C\equiv CH+H_2O\to CH_3{-}CO{-}CH_3}$ . Aldehid yalnız asetilendən alınır.

Tipik səhvlər

Bütün alkinlərin gümüş oksidin ammonyaklı məhlulu ilə çöküntü verdiyini düşünmək: yalnız uc üçqat rabitəli ( $\mathrm{{\equiv}C{-}H}$ ) alkinlər reaksiyaya girir.
Kuçerov reaksiyasında hər alkindən aldehid yazmaq: aldehid yalnız asetilendən, digər alkinlərdən ketonlar alınır.
Alkadienlərlə siniflərarası izomerliyi unutmaq və ya üçqat rabitə üçün sis-trans izomerlər yazmaq.

Hələ də tam aydın deyil?

Mövzunu sənə səsli dərs kimi izah edir, lövhədə yazır və suallarla yoxlayır.

Bu mövzunu Canlı Müəllimlə öyrən Məsələni şəkillə həll et