3. Фізичні властивості.

У гомологічному ряду алкенів перші представники С₂-С₄ – гази; С₅-С₁₇ – рідини, а  С₁₈ – тверді речовини; погано розчинні у воді, але добре розчинні в органічних розчинниках. Із збільшенням молекулярної маси закономірно зростають температури плавлення та кипіння, (табл. 5.1.).

4. Будова алкенів.

В алкенах атоми карбону біля подвійного зв’язку знаходяться у другому валентному стані (sp²-гібридизація). Орбітальну модель молекули етилену наведено на рис. 6.1.

Рис. 6.1. Орбітальна модель молекули етилена (утворення - та -зв’язків).

-Зв’язок в алкенах утворюється при перекриванні s і гібридизованих sp^2-орбіталей або при їх перекриванні між собою; -зв’язок – при бічному перекриванні негібридизованих pz-орбіталей сусідніх атомів карбону. Характеристика хімічних зв’язків в алкенах наведена в табл. 6.2. При цьому необхідно відмітити, що енергії дисоціації зв’язку С–Н в алканах і алкенах

досить близькі і коливаються в межах 402-425 кДж/моль, а довжина зв’язку С–Н для метану і етилену, відповідно, складає 0,111 та 0,110 нм. Ці дані свідчать про те, що хімічні перетворення по зв’язку С–Н для алканів і алкенів повинні бути подібними, тому їх ми не будемо розглядати.

Таблиця 6.2.

Характеристика хімічних зв’язків алкенів.

Характеристика Зв’язок	Довжина,l, нм	Енергія, Е кДж/моль	Полярність, D	Поляризовність, RD см^3
С–С	0,154	366	0	1,296
С=С	0,134	607	0	4,170

-Зв’язок подвійного зв’язку значно слабший за , тому реакції, в першу чергу, відбуваються при його дисоціації, про що переконливо свідчить розрахунок його енергії: Е_=Е_+–Е_=607-336=271 кДж/моль.

5. Хімічні властивості.

Розглядаючи хімічні властивості алкенів, необхідно відзначити загальний принцип систематизації та вивчення органічних сполук: хімічні властивості визначаються наявною функціональною групою та атомами, що її оточують. У випадку алкенів функціональною групою є подвійний зв’язок (потенційний нуклеофільний центр), для якого характерні реакції приєднання, а не реакції заміщення, характерні для раніше розглянутих алканів. Для алкенів також характерні реакції окиснення та полімеризації.

Хімічна активність подвійного зв’язку буде визначатись, перш за все, значною поляризовністю -зв’язку (енергія дисоціації  271 кДж/моль) та просторовою доступністю реакційного центру:

5.1. Гідрування (гідрогенізація) алкенів у більшості випадків відбувається при дії каталізаторів платинової групи (Pt, Pd, Ni):

В залежності від умов проведення реакція може відбуватись за механізмом радикального (AR) або електрофільного (АЕ) приєднання.

5.2. Галогенування алкенів проходить з утворенням віцинальних дигалогеналканів:

Це – якісна реакція на алкени:бромна вода темно-червоного кольору знебарвлюється у присутності алкену внаслідок утворення дибромгалогеналкану. Реакцію галогенування алкенів можна розглядати як окисно-відновну, в якій алкен окиснюється до дибромгалогеналкану, а молекулярний бром відновлюється до бромід-аніону, що входить до складу 2,2-дибром-2-метилбутану.

Швидкість реакції галогенування залежить від природи галогену: F₂ (з вибухом)>Cl₂, Br₂ (кімнатна температура)>I₂ (повільно при освітлені, h), а також від будови алкену:

	чим більше замісників знаходиться біля атомів карбону подвійного зв’язку, тим активнішим є алкен; чим полярнішим є алкен, тим він більш реакційно здатний.

Реакції бромування та хлорування відбуваються, як правило, за А_Е-механізмом:

5.3. Приєднання галогеноводнів (гідрогалогенування)до алкенів відбувається дуже легко з утворенням галогеналканів:

Реакційна здатність галогеноводнів збільшується із збільшенням сили кислот у ряду: HF<HCl<HBr<HI.

Галогеноводні у випадку несиметричних алкенів приєднується за правилом В.В. Марковнікова (1869 р.): атом гідрогену приєднується до більш гідрогенізованого атома карбону (до атома карбону, що має більшу кількість атомів гідрогену). Така регіоселективність визначається поляризацією подвійного зв’язку в алкенах з утворенням на першій стадії перехідного -комплекса:

останній перегруповується до карбокатіонів (І) та (ІІ):

Із двох проміжних карбокатіонів І та ІІ перший є більш стійким, тому і вихід кінцевого бромалкана у цьому випадку є визначальним (90%).

При наявності у реакційному середовищі пероксидів реакція іде не по А_Е механізму, а по радикальному механізму – A_R(Хараш, 1933 р.):

	радикал (І) є більш стабільнішим, ніж радикал (ІІ), що є визначальним при утворенні кінцевого 1-бромпропану (90%):

Радикали (І) та (ІІ) стабілізуються за рахунок взаємодії із наступною молекулою бромоводню.

Таким чином, наявність в реакційному середовищі пероксидів приводить до зміни механізму реакції та до приєднання галогеноводнів проти правила Марковнікова.

5.4. Приєднання води (гідратація) алкенів відбувається в присутності мінеральних кислот за схемою:

Реакція гідратації відбувається за механізмом А_Е, відповідно із правилом Марковнікова.

5.5. Приєднання сульфатної кислоти проходить за схемою:

5.6. Гідроформілювання (приєднання синтез-газу: СО+Н₂ під дією каталізаторів) відбувається за схемою:

Промисловий метод добування альдегідів, які легко відновлюються до відповідних спиртів, було розроблено в США.

5.7. Окиснення алкенів.

Окиснення відбувається дуже легко, а характер продуктів реакції залежить від природи окисника та умов перебігу реакцій.

5.7.1. Окиснення без розриву подвійного зв’язку в олефінах.

5.7.1.1. Реакція Прилєжаєва (1912 р.):

промисловий метод добування оксиду етилену (оксирану)

5.7.1.2. Реакція Вагнера (1888 р.):

Якщо ввести термін „умовного ступеня окиснення” для атома карбону в органічних сполуках, то у таких реакціях стехіометричні коефіцієнти можна розставляти за допомогою електронного балансу.

5.7.2. Окиснення алкенів із розривом подвійного зв’язку (реакція відбувається в жорстких умовах із використанням сильних неорганічних окисників: ↑):

Алкени окиснюються під дією озону (озоноліз):