- الخصائص الفيزيائية والكيميائية للألكينات
- قطبية
- حموضة
- التفاعلية
- الهدرجة
- إضافة هاليدات الهيدروجين
- ترطيب
- مضيفا الهالوجينات
- ألكلة الأسيتيلين
- التركيب الكيميائي
- مسافة الروابط والألكينات الطرفية
- التسمية
- التطبيقات
- الأسيتيلين أو الإيثين
- ألكينات طبيعية
- أمثلة على الألكاينات
- حمض الطاريريك
- هيستريونيكوتوكسين
- السيكوتوكسين
- كابيلينا
- بارجيلين
- المراجع
و الألكاينات هي الهيدروكربونات أو المركبات العضوية التي تحتوي في بنيتها على رابطة ثلاثية بين ذرات الكربون. تعتبر هذه الرابطة الثلاثية (≡) مجموعة وظيفية لأنها تمثل موقعًا نشطًا للجزيء ، وبالتالي فهي مسؤولة عن تفاعلها.
على الرغم من أن الألكينات لا تختلف كثيرًا عن الألكانات أو الألكينات ، إلا أنها تُظهر حموضة وقطبية أكبر بسبب طبيعة روابطها. المصطلح الدقيق لوصف هذا الاختلاف الطفيف هو ما يعرف بعدم التشبع.
بواسطة jason.kaechler (Flickr: Oxygen / Acetylene Torch) ، عبر ويكيميديا كومنز
الألكانات عبارة عن هيدروكربونات مشبعة ، بينما الألكينات هي الأكثر تشبعًا فيما يتعلق بالهيكل الأصلي. ماذا يعني هذا؟ يمكن نزع هيدروجين ألكان H 3 C-CH 3 (إيثان) إلى H 2 C = CH 2 (إيثين) وبعد ذلك إلى HC≡CH (إيثين ، أو المعروف باسم الأسيتيلين).
لاحظ كيف تتشكل روابط إضافية بين ذرات الكربون يتناقص عدد الهيدروجين المرتبط بها. يسعى الكربون ، نظرًا لخصائصه الإلكترونية ، إلى تكوين أربع روابط بسيطة ، لذلك كلما زاد عدم التشبع ، زاد الميل إلى التفاعل (باستثناء المركبات العطرية).
من ناحية أخرى ، فإن الرابطة الثلاثية أقوى بكثير من الرابطة المزدوجة (=) أو الرابطة الفردية (-) ، ولكن بتكلفة عالية للطاقة. ومن ثم فإن معظم الهيدروكربونات (الألكانات والألكينات) يمكن أن تشكل روابط ثلاثية عند درجات حرارة مرتفعة.
نتيجة للطاقات العالية لهذه ، وعندما تنكسر ، فإنها تطلق الكثير من الحرارة. يظهر مثال على هذه الظاهرة عندما يتم حرق الأسيتيلين بالأكسجين وتستخدم الحرارة الشديدة للهب في لحام أو إذابة المعادن (الصورة العلوية).
الأسيتيلين هو أبسط وأصغر ألكين على الإطلاق. يمكن التعبير عن الهيدروكربونات الأخرى من صيغتها الكيميائية عن طريق استبدال H لمجموعات الألكيل (RC≡CR '). يحدث الشيء نفسه في عالم التخليق العضوي من خلال عدد كبير من التفاعلات.
ينتج هذا الألكين من تفاعل أكسيد الكالسيوم من الحجر الجيري وفحم الكوك ، وهي مادة خام توفر الكربون اللازم في الفرن الكهربائي:
CaO + 3C => CaC 2 + CO
CaC 2 عبارة عن كربيد الكالسيوم ، وهو مركب غير عضوي يتفاعل أخيرًا مع الماء لتكوين الأسيتيلين:
CaC 2 + 2H 2 O => Ca (OH) 2 + HC≡CH
الخصائص الفيزيائية والكيميائية للألكينات
قطبية
الرابطة الثلاثية تميز الألكينات من الألكانات والألكينات. الأنواع الثلاثة للهيدروكربونات هي أبولار ، غير قابلة للذوبان في الماء ، وأحماض ضعيفة جدًا. ومع ذلك ، فإن الكهربية الكهربية لكربون الرابطة المزدوجة والثلاثية أكبر من تلك الخاصة بالكربون الأحادي.
وفقًا لهذا ، فإن الكربون المجاور للرابطة الثلاثية يمنحها كثافة شحنة سالبة من خلال التأثير الاستقرائي. لهذا السبب ، حيث توجد روابط C≡C أو C = C ، سيكون هناك كثافة إلكترون أعلى من كثافة باقي الهيكل الكربوني. نتيجة لذلك ، هناك لحظة ثنائية القطب صغيرة حيث تتفاعل الجزيئات بواسطة قوى ثنائية القطب.
تكون هذه التفاعلات ضعيفة للغاية إذا ما قورنت لحظات ثنائي القطب مع تلك الخاصة بجزيء الماء أو أي كحول. ينعكس هذا في خواصها الفيزيائية: الألكينات لها عمومًا نقاط انصهار وغليان أعلى مقارنةً بالهيدروكربونات غير المشبعة الأقل.
وبالمثل ، نظرًا لانخفاض قطبيتها ، فهي أقل قابلية للذوبان في الماء ، ولكنها قابلة للذوبان في المذيبات العضوية غير القطبية مثل البنزين.
حموضة
وبالمثل ، فإن هذه القدرة الكهربية تتسبب في أن يكون الهيدروجين HC ≡CR أكثر حمضية من أي مادة هيدروكربونية أخرى. لذلك ، تعتبر الألكينات أنواعًا حمضية أكثر من الألكينات وأكثر حمضية بكثير من الألكانات. ومع ذلك ، فإن حموضته لا تزال ضئيلة عند مقارنتها بحموضة الأحماض الكربوكسيلية.
نظرًا لأن الألكينات أحماض ضعيفة جدًا ، فإنها تتفاعل فقط مع قواعد قوية جدًا ، مثل أميد الصوديوم:
HC≡CR + NaNH 2 => HC≡CNa + NH 3
من هذا التفاعل يتم الحصول على محلول أسيتيل الصوديوم ، وهو مادة خام لتركيب ألكينات أخرى.
التفاعلية
يتم تفسير تفاعل الألكينات من خلال إضافة جزيئات صغيرة إلى الرابطة الثلاثية ، مما يقلل من عدم تشبعها. قد تكون هذه جزيئات الهيدروجين ، هاليدات الهيدروجين ، الماء أو الهالوجينات.
الهدرجة
الجزيء الصغير من H 2 بعيد المنال وسريع للغاية ، لذا لزيادة احتمالات إضافتها إلى الرابطة الثلاثية للألكينات ، يجب استخدام المحفزات.
وعادة ما تكون هذه المعادن (Pd أو Pt أو Rh أو Ni) مقسمة بدقة لزيادة مساحة السطح ؛ وبالتالي ، فإن الاتصال بين الهيدروجين والألكين:
RC≡CR '+ 2H 2 => RCH 2 CH 2 R'
والنتيجة هي أن الهيدروجين "مرتبط" بالكربون عن طريق كسر رابطة ، وهكذا حتى يتم إنتاج الألكان المقابل ، RCH 2 CH 2 R '. هذا لا يشبع الهيدروكربون الأولي فحسب ، بل يعدل أيضًا هيكله الجزيئي.
إضافة هاليدات الهيدروجين
هنا يضاف الجزيء غير العضوي HX ، حيث يمكن أن يكون X أيًا من الهالوجينات (F ، Cl ، Br أو I):
RC≡CR '+ HX => RCH = CXR'
ترطيب
يحدث ترطيب الألكينات عندما تضيف جزيء ماء لتكوين ألدهيد أو كيتون:
RC≡CR '+ H 2 O => RCH 2 COR'
إذا كان R هو H ، فهو ألدهيد ؛ إذا كان ألكيل ، فهو كيتون. في التفاعل ، يتم تكوين مركب يعرف باسم enol (RCH = C (OH) R ') كمادة وسيطة.
يخضع هذا للتحويل من شكل enol (C - OH) إلى الشكل الكيتون (C = O) في توازن يسمى tautomerization.
مضيفا الهالوجينات
وفيما يتعلق بالإضافات ، يمكن أيضًا ربط الجزيئات ثنائية الذرة للهالوجينات (X 2 = F 2 أو Cl 2 أو Br 2 أو I 2) بالكربون في الرابطة الثلاثية:
RC≡CR '+ 2X 2 => RCX 2 –CX 2 R'
ألكلة الأسيتيلين
يمكن تحضير الألكينات الأخرى من محلول أسيتيل الصوديوم باستخدام هاليد الألكيل:
HC≡CNa + RX => HC≡CR + NaX
على سبيل المثال ، إذا كان يوديد الميثيل ، فإن الألكين الناتج سيكون:
HC≡CNa + CH 3 I => HC≡CCH 3 + NaX
HC≡CCH 3 هو بروبين ، المعروف أيضًا باسم أسيتيلين الميثيل.
التركيب الكيميائي
بقلم بن ميلز ، من ويكيميديا كومنز
ما هو هيكل الألكاينات؟ يظهر جزيء الأسيتيلين في الصورة العلوية. من خلاله ، يمكن ملاحظة الهندسة الخطية لرابطة C≡C بوضوح.
لذلك ، في حالة وجود رابطة ثلاثية ، يجب أن تكون بنية الجزيء خطية. هذا هو آخر من الاختلافات الملحوظة بينها وبين بقية الهيدروكربونات.
عادة ما يتم تمثيل الألكانات على شكل متعرج ، لأنها تحتوي على تهجين sp 3 وروابطها متباعدة بمقدار 109 درجة. هم في الواقع سلسلة من رباعي السطوح مرتبطة تساهميا. في حين أن الألكينات تكون مسطحة بسبب تهجين sp 2 من ذراتها الكربونية ، وبشكل أكثر تحديدًا تشكل مستوى ثلاثي الزوايا مع روابط مفصولة بـ 120 درجة.
في الألكينات ، يكون التهجين المداري هو sp ، أي أن لديهم 50٪ حرف s و 50٪ حرف p. يتم ربط اثنين من المدارات الهجينة sp مع ذرات H في الأسيتيلين أو مجموعات الألكيل في الألكينات.
المسافة بين الاثنين H أو R هي 180 درجة ، بالإضافة إلى حقيقة أنه بهذه الطريقة فقط يمكن للمدارات p النقية للكربون تشكيل الرابطة الثلاثية. لهذا السبب تكون الرابطة –C≡C- خطية. بالنظر إلى بنية أي جزيء ، تبرز –C≡C- في تلك المناطق حيث يكون الهيكل العظمي خطيًا جدًا.
مسافة الروابط والألكينات الطرفية
تكون الكربونات الموجودة في الرابطة الثلاثية أقرب معًا من الرابطة المزدوجة أو المفردة. بمعنى آخر ، C≡C أقصر من C = C و C - C. نتيجة لذلك ، تكون الرابطة أقوى لأن السندات تساعدان على استقرار الرابطة الأحادية.
إذا كانت الرابطة الثلاثية في نهاية سلسلة ، فهي عبارة عن ألكين طرفي. لذلك ، يجب أن تكون صيغة المركب المذكور هي HC≡CR ، حيث يبرز H نهاية السلسلة أو بدايتها.
من ناحية أخرى ، إذا كانت رابطة ثلاثية داخلية ، فإن الصيغة هي RC≡CR '، حيث R و R' هما الجانب الأيمن والأيسر من السلسلة.
التسمية
كيف يتم تسمية الألكاينات وفقًا للقواعد التي تمليها IUPAC؟ بنفس طريقة تسمية الألكانات والألكينات. للقيام بذلك ، يتم تغيير اللاحقة –ano أو –eno إلى اللاحقة –ino.
على سبيل المثال: يسمى HC≡CCH 3 بالبروبين لأنه يحتوي على ثلاثة ذرات كربون مثل البروبان (CH 3 CH 2 CH 3). HC≡CCH 2 CH 3 هو 1-بوتين ، وهو ألكين طرفي. ولكن في حالة CH 3 C≡CCH 3 يكون 2-butyne ، وفي هذه الرابطة الثلاثية ليست نهائية ولكنها داخلية.
CH 3 C≡CCH 2 CH 2 (CH 3) 2 هو 5-ميثيل-2-هكسين. يتم عد الكربون من الجانب الأقرب للرابطة الثلاثية.
نوع آخر من الألكينات هي الألكينات الحلقية. بالنسبة لهم ، يكفي استبدال اللاحقة –ano بـ –ino من سيكلو ألكان المقابل. وهكذا يسمى البروبان الحلقي الذي يحتوي على رابطة ثلاثية باسم سايكلوبروبينو (وهو غير موجود).
عندما يكون هناك رابطان ثلاثيان ، تتم إضافة البادئة di- إلى الاسم. ومن الأمثلة HC≡C-C≡H أو ثنائي الأسيتيلين أو بروبادينو ؛ و HC≡C - C - C≡H ، بوتادينو.
التطبيقات
الأسيتيلين أو الإيثين
أصغر الألكينات يثخن العدد المحتمل لاستخدامات هذه الهيدروكربونات. من خلال الألكيلات يمكن تصنيع المركبات العضوية الأخرى. وبالمثل ، فإنه يخضع لتفاعلات مؤكسدة للحصول على الإيثانول وحمض الخليك وحمض الأكريليك ، من بين أمور أخرى.
ومن استخداماته الأخرى توفير مصدر الحرارة لإثارة إلكترونات الذرات ؛ بشكل أكثر تحديدًا الكاتيونات المعدنية في قرارات الامتصاص والانبعاث الذري ، وهي تقنية مطيافية مستخدمة على نطاق واسع.
ألكينات طبيعية
الطرق الوحيدة الموجودة لتحضير الألكينات ليست فقط اصطناعية أو مع تطبيق الحرارة في غياب الأكسجين ، ولكن أيضًا بيولوجية.
هذه تستخدم إنزيمات تسمى أسيتيل إنزيمات ، والتي يمكن أن تزيل هيدروجين الرابطة المزدوجة. بفضل هذا ، يتم الحصول على العديد من المصادر الطبيعية للألكينات.
نتيجة لذلك ، يمكن استخلاص السموم أو الترياق أو الأدوية أو أي مركب آخر يوفر بعض الفوائد من هذه المصادر ؛ خاصة عندما يتعلق الأمر بالصحة. البدائل كثيرة عند تعديل هياكلها الأصلية واستخدامها كدعم للألكينات الجديدة.
أمثلة على الألكاينات
حتى الآن تم ذكر العديد من الأمثلة على الألكينات. ومع ذلك ، يأتي بعضها من مصادر محددة جدًا أو لها هياكل جزيئية معينة: فهي بولي أسيتيلين.
هذا يعني أنه يمكن أن يكون هناك أكثر من رابطة ثلاثية تشكل جزءًا من هيكل كبير جدًا ، وليس مجرد سلسلة كربون واحدة.
حمض الطاريريك
بواسطة Yikrazuul ، من ويكيميديا كومنز
يأتي حمض Tariric من نبات يقع في غواتيمالا يسمى Picramnia tariri. يتم استخراجه بشكل خاص من زيت بذوره.
في هيكلها الجزيئي ، يمكن ملاحظة رابطة ثلاثية واحدة تفصل ذيل قطبي عن رأس قطبي ؛ لذلك يمكن اعتباره جزيء أمفيباثي.
هيستريونيكوتوكسين
بواسطة Meodipt و Rolf Kolasch
في en.wikipedia ، من ويكيميديا كومنز
السم الهستريونيكوتوكسين هو سم يفرزه جلد الضفادع التي تعيش في كولومبيا والبرازيل ودول أمريكا اللاتينية الأخرى. لها رابطان ثلاثيان مترافقان مع رابطة مزدوجة واحدة. كلاهما طرفي ويفصل بينهما حلقة من ستة كربون وأمين دوري.
السيكوتوكسين
بواسطة Giorgiogp2 ، من ويكيميديا كومنز
من التركيب الجزيئي لـ Cicutoxin ، أين الروابط الثلاثية؟ إذا كانت الروابط المزدوجة مسطحة ، كما هو موضح على اليمين ، وكانت الروابط المفردة رباعي السطوح ، كما هو الحال في النهايات ، تكون الروابط الثلاثية خطية وعلى المنحدر ().
يتكون هذا المركب من السم العصبي الموجود بشكل أساسي في نبات الشوكران المائي.
كابيلينا
بقلم كليفر ، من ويكيميديا كومنز
وهو عبارة عن ألكين موجود في الزيت العطري لنباتات حبق الراعي الذي يستخدم كعامل مضاد للفطريات. يمكن ملاحظة رابطتين ثلاثيتين متتاليتين ، بشكل صحيح أكثر تصريف.
ماذا يعني؟ يتردد صدى هذه الروابط الثلاثية في جميع أنحاء سلسلة الكربون بأكملها وتتضمن فتح الرابطة المزدوجة C = O على C - O -.
بارجيلين
بقلم هاربين ، من ويكيميديا كومنز
إنه ألكين ذو نشاط خافض للضغط. عند تحليل هيكلها إلى أجزاء ، لدينا: مجموعة بنزيل على اليسار ، وأمين ثلاثي في الوسط ، وبروبينيل على اليمين ؛ وهذا هو ، مجموعة propyne المحطة الطرفية.
المراجع
- فرانسيس إيه كاري. الكيمياء العضوية. الأحماض الكربوكسيلية. (الطبعة السادسة ، الصفحات 368-397). ماك جراو هيل.
- برينان ، جون. (10 مارس 2018). أمثلة على Alkynes. علم. مأخوذة من: sciencing.com
- BYJU'S. (2018). رابطة ثلاثية في Alkynes. مأخوذة من: byjus.com
- موسوعة الأمثلة (2017). ألكينز. تم الاسترجاع من: example.co
- كيفن أ. بودرو. ألكينز. مأخوذة من: angelo.edu
- روبرت سي نيومان الابن. Alkenes و Alkynes.. مأخوذة من: chem.ucr.edu