| | 网站首页 | 化学资讯 | 资源下载 | 化学图片 | 访客留言 | 本站帮助 | | |
|
|
 |
您现在的位置： 中学化学资源网 >> 化学资讯 >> 教学交流 >> 备课素材 >> 文章正文 |  用户登录  新用户注册 |
|
||||||||||||
| 乙烯 | ||||||||||||
作者：佚名 文章来源：本站原创 点击数： 更新时间：2006-12-11  |
||||||||||||
|
1.乙烯工业简况 在19世纪末，出现了从焦炉煤气中分离乙烯和由乙醇脱水制乙烯的方法，并在工业上得到了小规模的应用。在20世纪初，随着石油化工的崛起，副产品乙烯的数量已经无法满足生产的需要。在1920年，联合碳化物公司在西弗吉尼亚州建立了第一个利用石油烃类裂解制乙烯的石油化工厂。 随着乙烯的生产转向以石油和天然气为原料后，过去一些以乙炔或其他化学品为原料的有机化工产品，如氯乙烯、乙醛、醋酸、环氧乙烷、乙二醇等都相继转向为以乙烯为原料。 随着石油化工的发展，以乙烯为原料制取的化合物越来越多。下页的图示给出了乙烯的主要用途。 乙烯的主要用途：
目前，世界上已将乙烯产品作为衡量一个国家石油化工生产水平的重要标志之一。因此，世界各国的乙烯产量增长很快。1993年世界乙烯总生产能力达到71.5 Mt，1995年约81.0 Mt。近年来，世界乙烯的生产能力主要集中在工业发达的国家和地区的情况正在发生明显的变化。中国从20世纪60年代初开始发展乙烯的生产和利用，20世纪70年代至80年代先后在燕山、大庆、齐鲁、南京、上海等地引进了年产量为30×104 t的乙烯生产装置。近年来，我国自行设计和建造的大型乙烯生产装置已陆续投入生产，有的已经达到48万吨/年。在进行技术改造后，每套装置的生产能力将达到70万吨/年左右。1999年乙烯生产能力为4.35×106 t。 2.乙烯用作植物生长调节剂 研究表明，乙烯与生长素、赤霉素一样，都是植物激素，不少植物的器官都能分泌出微量的乙烯。人为地使用乙烯，可以起到与植物体自行分泌的乙烯相同的效果。由于乙烯是气体，难于用在大田生产中，而一种人工合成化学调节剂──乙烯利也能被植物吸收，并在植物体内释放出乙烯，起到与使用乙烯相同的效果。 乙烯利对多种作物都有促进成熟、早熟增产等效果。例如，可促进香蕉、梨、番茄、西瓜等早熟。乙烯利还可刺激橡胶树、漆树等吐胶、泌液，增加产量。乙烯利的化学名称为2氯乙基膦（lìn）酸。乙烯利在植物体内释放出乙烯的化学方程式为：
3.σ键和π键的区别 由于σ键和π键的形成方式不同，所以大致有如下的区别：
4.乙烯加成反应的历程 乙烯的加成反应，是发生在它们的C＝C双键上。这是由于π键的键能较小，很容易进行多种加成反应。例如，加卤素、加卤化氢、加水以及加氢等。乙烯的加成反应历程，与甲烷的自由基的卤化反应历程不同，是另一种类型的反应，即离子型反应。例如，乙烯的加溴反应历程是分步进行的，溴分子在溶剂等极性条件影响下，形成偶极分子
因此，溴与乙烯加成反应机理的特点是： ①试剂溴微显正电荷一端首先进攻乙烯双键，生成碳正离子和溴离子中间体，然后溴负离子进攻溴离子中间体，得到加成产物。因此该反应是亲电的、分两步完成的加成反应。 ②该反应是反式加成。因为溴离子环的阻挡，溴负离子只能从它的背面进攻碳原子。 此反应机理是根据实验事实提出的。如： 1）将干燥的乙烯通入到干燥的溴的四氯化碳溶液中，很难发生反应；当把一滴水加到溴的四氯化碳溶液中，反应立即发生，溴的颜色褪去。 2）溴与乙烯在玻璃器皿中很容易发生反应，当在玻璃器皿内壁涂上一层蜡，反应则很难进行。 以上实验说明在极性介质（水、玻璃等）中反应才能顺利进行。 2-溴乙醇的生成是因为Br2在水中发生了歧化反应，生成氢溴酸和次溴酸。所以在溴水中，会发生以下两种加成反应。如果在溴水中再加入一点NaCl，再与乙烯反应时，得到三种产物。 可见，反应是分步进行的。首先是试剂微显正电荷部分与烯烃反应，然后才是负离子与溴离子反应，得到最终产物。
图5-2 乙烯氢化反应能量示意图 除加溴外，乙烯与Cl2、HX和H2O的加成，一般都是这种离子型的微显正电荷的一端首先进攻的亲电反式加成历程，只有加H2的反应是例外的。因为乙烯的氢化反应是催化反应，即在催化剂──铂或钯等的作用下，降低活化能，加氢反应才容易进行（如图5-2所示）。 在常温常压下，烯烃与氢混合并不起反应，甚至在高温时反应也很慢。但在适当的催化剂存在下与氢气反应则生成烷，称为催化氢化。常用的催化剂有Pt、Pd、Ni等金属。此外，雷尼（MRaney）镍也是一种常用的催化剂，把镍铝合金用氢氧化钠处理，使铝溶去，即成为一种高度分散的，活性很强的催化剂。称为雷尼镍。 一般认为加氢反应是在催化剂表面进行的。烯烃和氢首先被吸附在催化剂表面上，在金属表面形成了金属氢化物以及金属与烯烃结合形成的络合物。这两种物质的形成，削弱了氢分子的共价键及烯烃中的π键。然后，金属表面上的金属氢化物的一个氢原子和双键碳原子先结合，得到的中间体再和金属氢化物的另一个氢原子结合生成烷烃。由于催化剂表面对烷烃的吸附能力小于烯烃，故烷烃一旦形成后，就立即从催化剂表面解吸而去。图5-3是反应过程的示意图。
图5-3 烯烃催化加氢示意图 5.烯烃的同分异构体 在烯烃中，由于双键的存在，使得烯烃的同分异构体的数目要比含有相同数目碳原子的烷烃的同分异构体多。除因双键位置不同而产生的同分异构体外，在烯烃中还有一种称为顺反异构（也称几何异构）的现象。 当C＝C双键上的两个碳原子所连接的原子或原子团不相同时，就会有两种不同的排列方式。这是由于与双键相连接的两个碳原子不能围绕它们之间的σ键键轴自由旋转的缘故（除了由于双键的关系以外，还有其他原因，在这里就不赘述了）。 如果用a、b、c表示双键碳原子上的原子或原子团，那么，因双键所引起的顺反异构如下所示：
两个相同的原子或原子团居于同一边的为顺式（cis-），分居两边的为反式（trans-）。例如，在2-丁烯中，两个甲基可能同时位于分子的一侧，也可能分别位于分子的两侧。
6.二烯烃 在常见的烯烃中，除了具有一个C＝C双键的烯烃外，还有一类在分子中具有两个C＝Ｃ双键的烯烃，这类分子中具有两个C＝C双键的烯烃叫做二烯烃。 二烯烃有多种结构。一类结构具有聚集双键，如C＝C＝C；另一类结构具有隔离双键，如C＝C-（CH2）n-C＝C（n＞0）。具有聚集双键的二烯烃比较少见。当n≥1时，具有隔离双键的烯烃的性质与一般烯烃是相同的；但当n=0时就形成一种具有共轭双键“C＝C-C＝C”的烯烃。目前，在生产上作为重要合成原料而引起特别注意的就是具有共轭双键的二烯烃，如1，3-丁二烯等。 经物理方法测定表明：在丁二烯分子中，4个碳原子和6个氢原子都处在同一个平面上，键角接近于120°。因此，可以认为碳原子是以sp2杂化轨道形成σ键的。 每个碳原子上都剩下一个没有杂化的p轨道，它们的对称轴都跟10个原子所在的平面垂直，因此它们之间是彼此相互平行的。相邻的p轨道在侧面可以相互重叠，也就是说，不仅C1和C2，C3和C4之间的p轨道相互重叠，而且C2和C3之间的p轨道也在一定程度上相互重叠。这样重叠的结果，就形成了一个包括共轭体系中所有4个碳原子在内的大π键。
（a）p轨道的重叠形成两个双键 （b）p轨道形成共轭体系（离域的π电子） 图5-4 1，3-丁二烯共轭双键的电子云图示 可以看出，1，3丁二烯分子中π键电子云的分布与乙烯的不同。它们不是局限于某2个碳原子之间，而是分布在包括4个碳原子的分子轨道中。这种分子轨道叫做离域轨道，这样形成的键叫做离域键或大π键。 由于大π键的形成，产生了电子云密度平均分布的情况，结果使1，3-丁二烯的键长和键能的数据都跟乙烯中的C＝C及乙烷中的C-C的数据不同。 1-丁烯和1，3-丁二烯加氢时的能量变化，说明了共轭二烯烃的能量比较低。同时，从键长也可以看出，1，3-丁二烯中的单键和双键发生了一定程度的平均化，双键键长比乙烯的双键键长略长，而单键键长比乙烷的单键键长略短。 |
||||||||||||
| 文章录入：Leo 责任编辑：Leo | ||||||||||||
| 【发表评论】【加入收藏】【告诉好友】【打印此文】【关闭窗口】 | ||||||||||||
| 最新热点 | 最新推荐 | 相关文章 | ||
| 对实验室制乙烯的研究 |
 网友评论：（只显示最新10条。评论内容只代表网友观点，与本站立场无关！） |
| | 设为首页 | 加入收藏 | 联系站长 | 友情链接 | 版权申明 | 管理登录 | | |
|
|
，其中的δ+一端与乙烯双键中的π电子云从对称平面的上方或下方接近，形成碳正离子，碳正离子溴上的孤电子对可与碳正离子的空p轨道重叠，形成环状溴离子中间体，这是反应的第一步反应，也是决定反应速度的慢步骤；第二步是溴负离子从溴离子环的背面进攻碳原子，生成最终产物1，2-二溴乙烷：
中学化学资源网™
版权所有 网站制作维护 广东省佛山市南海区桂城中学
或