Alkeny - właściwości i struktura

Alkeny mają wiązanie podwójne między atomami węgla, które składa się z jednego wiązania trwałego i jednego nietrwałego. W cząsteczce alkenu występuje hybrydyzacja sp², co powoduje, że kąty między wiązaniami są bliskie 120°.

Właściwości fizyczne alkenów zmieniają się wraz z długością łańcucha węglowego - dotyczy to stanu skupienia, gęstości oraz temperatury topnienia i wrzenia. Podobnie jak alkany, alkeny ulegają takim samym reakcjom jak spalanie czy addycja.

Dla alkenów charakterystyczna jest izomeria konstytucyjna oraz izomeria geometryczna cis-trans. Izomeria cis-trans związana jest z różnym ułożeniem podstawników względem płaszczyzny wiązania podwójnego, co pokazują przykłady cis- i trans-1,2-dichloroetenu.

💡 Warto zapamiętać! W nazewnictwie alkenów łańcuch węglowy numerujemy ze względu na wiązanie podwójne, a podstawniki podajemy w kolejności alfabetycznej. Na przykład: but-2-en $CH₃-CH=CH-CH₃$ czy 3-metylobut-1-en $CH₂=CH-CH-CH₃, gdzie przy trzecim atomie węgla znajduje się grupa metylowa$.

Alkeny ulegają reakcjom addycji, podczas których rozrywane jest wiązanie wielokrotne. Do cząsteczek alkenów mogą przyłączać się różne cząsteczki jak H₂, halogenki (Cl₂, Br₂), fluorowcowodory (HCl, HBr) czy woda (H₂O). W wyniku tych reakcji powstają alkany, alkohole lub fluorowcopochodne.

Podczas reakcji addycji obowiązuje reguła Markownikowa - wodór przyłącza się do atomu węgla, który ma większą liczbę atomów wodoru. Dzięki temu możemy przewidzieć, jaki produkt powstanie w reakcji, na przykład z propenu i HCl powstanie 2-chloropropan.

Reakcja polimeryzacji

Polimeryzacja to proces, w którym tworzy się związek wielocząsteczkowy (polimer) ze związków nienasyconych (monomerów). Jest to jedna z najważniejszych reakcji przemysłowych wykorzystujących alkeny.

Dobrym przykładem jest etylen $H₂C=CH₂$, który jako monomer ulega polimeryzacji, tworząc polietylen - materiał powszechnie używany do produkcji opakowań, toreb i innych przedmiotów codziennego użytku. W wyniku tej reakcji wiązania podwójne zostają rozerwane, a pojedyncze cząsteczki łączą się w długie łańcuchy.

Polimery mają szereg charakterystycznych cech, które czynią je niezwykle użytecznymi materiałami. Są odporne na działanie kwasów, zasad i większości rozpuszczalników organicznych, co sprawia, że świetnie nadają się do przechowywania chemikaliów. Ponadto są wytrzymałe mechanicznie, choć jednocześnie łatwopalne.

⚠️ Uwaga! Mimo że polimery są bardzo przydatne, ich łatwopalność stanowi zagrożenie, a trudna biodegradowalność jest poważnym problemem ekologicznym.

Z polimerów wytwarza się pojemniki na wodę, produkty spożywcze i chemiczne, a także wiele innych przedmiotów, które towarzyszą nam na co dzień. Ich wszechstronność i relatywnie niski koszt produkcji sprawiły, że stały się jednym z najważniejszych materiałów współczesnej cywilizacji.