4.3. Физические свойства

Физические свойства алкенов в основном сходны с соответствующими свойствами алканов. Алкены нерастворимы в воде, но хорошо растворимы в неполярных растворителях, таких как бензол, тетрахлорметан. Их плотность меньше плотности воды. Так же как и в случае алканов, температуры кипения повышаются на 20 - 30 ^оС при увеличении длины цепи на один атом углерода (за исключением низших алкенов). Разветвление углеродной цепи в молекулах изомеров понижает температуру кипения (табл. 4.1).

Таблица 4.1

Физические свойства алкенов

Название	Формула	Тпл, ºС	Ткип, ºС	Плотность, г/см^3
Этен	СН2=СН2	-169	-102,0	–
Пропен	CH2=CH–CH3	-188	-48,0	–
1-Бутен	СН2=СН–СH2–СН3	-185	-6,5	–
1-Пентен	СН2=СН–(СН2)2–СН3	-185	30,0	0,643
1-Гексен	СН2=СН–(СН2)3–СН3	-138	63,5	0,675
1-Гептен	СН2=СH–(СН2)4–СН3	-119	93,0	0,698
цис-2-Бутен		-139	4,0	–
транс-2-Бутен		-106	1,0	–
Метилпропен	CH2=C(CH3)2	-141	-7,0	–

цис-Изомер менее симметричен, чем транс-изомер, поэтому его упаковка в кристаллической решетке менее плотная, что обусловливает, как правило, более низкую температуру плавления цис-изомера.

Алкильная группа подает электроны к углероду с двойной связью. Это объясняется разной гибридизацией атомов углерода. Углерод в состоянии sp²-гибридизации сильнее притягивает электроны, чем углерод в состоянии sp³-гибридизации. Поэтому связь поляризована по схеме:

Если дипольный момент связи C_sp3– C_sp2 не компенсируется соответствующим дипольным моментом противоположного направления, то в результате возникает суммарный дипольный момент молекулы.

цис-2-Бутен с двумя метильными группами, расположенными по одну сторону от двойной связи, должен иметь небольшой дипольный момент. В транс-2-бутене с каждой стороны двойной связи находится метильная группа и моменты связей компенсируют друг друга.

Дипольные моменты полностью симметричных алкенов равны нулю. Несимметричные алкены имеют небольшие дипольные моменты:

Вследствие незначительно большей полярности температура кипения цис-изомера обычно на несколько градусов выше температуры кипения транс-изомера.

Частота валентных колебаний С=С связи =1650 см^-1, углерод-водородных (Н–С=) связей =3000 - 3100 см^-1. Аналогичная частота (С–Н) в алканах меньше и составляет приблизительно 2800 см^-1. Сравнение частот показывает, что связь =С–Н в алкенах не только более короткая и прочная, но и более жесткая, чем связь С–Н в алканах.

4.4. Химические свойства

Атом или группа атомов, которая определяет свойства какого-либо класса органических соединений, называется функциональной группой. В алкенах функциональной группой является двойная углерод-углеродная связь. В алкене более сложном, чем этилен, присутствуют алкильные группы. В определенных условиях алкильные группы в этих молекулах могут вступать в реакции, типичные для алканов. Однако характерными реакциями алкенов являются реакции по двойной углерод-углеродной связи.

Когда имеется сложная молекула с несколькими функциональными группами, то можно ожидать, что свойства этой молекулы будут сочетать свойства различных функциональных групп. Однако свойства отдельной группы будут несколько изменяться под влиянием других групп, и важно понимать эти изменения.

Двойная связь состоит из прочной -связи и менее прочной -связи. Типичными реакциями двойной связи являются реакции, в которых происходит разрыв -связи и образование вместо нее двух более прочных -связей. Такие реакции называются реакциями присоединения. Они обозначаются символом Аd (Addition - присоединение).

Какие реагенты могут присоединяться к двойной углерод-углеродной связи? Для ответа рассмотрим электронное строение алкенов. Облака -электронов находятся над и под плоскостью, в которой лежат атомы углерода и водорода. Эти электроны наиболее доступны для реагентов с недостатком электронов. Двойная углерод-углеродная связь служит донором электронов, т.е. ведет себя как основание^. Она реагирует с соединениями, которые обеднены электронами, т.е. с кислотами. Эти реагенты, не имеющие пары электронов, называются электрофильными реагентами (электрофил - любящий электроны). Следовательно, типичными реакциями алкенов являются реакции электрофильного присоединения (Ad_E).

Существуют реагенты другого типа, также обедненные электронами - свободные радикалы. С ними алкены вступают в реакции радикального присоединения (Ad_R) .

Большинство алкенов содержит алкильные группы, которые являются остатками алканов, следовательно, такие алкены могут подобно алканам участвовать в реакциях свободнорадикального замещения атома водорода в алкильном остатке (S_R).