烯烃 炔烃(三)
搞懂烯烃与炔烃的活性梯度、亲电加成机理与制备边界
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烯烃 炔烃(三)
搞懂烯烃与炔烃的活性梯度、亲电加成机理与制备边界
酸性高锰酸钾溶液的褪色反
前页提到烯烃炔烃都含π键——电子云松弛、易被氧化。那么化学家怎么'看见'分子里有没有π键?最经典的办法:把它丢进酸性高锰酸钾,紫液若褪色,说明π键存在。
都是特征显色鉴别反应;区别是试纸显色、KMnO₄褪色
溴的四氯化碳溶液褪色
接酸性高锰酸钾之后,另一种更直观的不饱和键检验:溴的四氯化碳溶液——靠颜色消失告诉你双键或三键的存在。
Br2 像调解员,两手各分一个 Br 原子,原来的红棕色随之消失。
同系物
前面乙烯、丙烯、丁烯都能让溴的四氯化碳褪色——化学性质相似,但分子式一个比一个多出 CH₂。这群「骨架相近、组成规律递增」的物质,就是同系物。
款式相同=结构相似;尺码递增=差 CH₂;都是同款=同一类
σ键和π键
乙烯通入溴的四氯化碳溶液立刻褪色,乙烷却毫无反应——同样是含碳化合物,差别为什么这么大?秘密就藏在双键里那两种完全不同的成键方式。
正面重叠=牢固,侧面重叠=一推就散。这正是π键容易断裂、参与加成反应的根本所在
乙烯
上一页我们拆开了双键的内部——一个σ加一个π,π键靠"肩并肩"重叠。之前也学过双键的特征反应:KMnO₄褪色、Br₂加成。这些反应的主角,就是含C=C的最简分子——乙烯。
手拉手=σ锁紧难断,脸贴脸=π靠拢易松——试剂撬开的是π键而非σ键
烯烃
上一页我们认识了乙烯——分子里只有 1 个 C=C 双键的最简成员。但乙烯不孤单,凡是带 C=C 双键的烃,化学行为都和它高度相似,共同组成「烯烃」家族。
σ 键像内侧咬死的链牙,牢固难开;π 键像外侧链牙,松动易撕——加成反应就从这里撬开
不饱和烃
前两页我们看到烯烃能让高锰酸钾和溴的四氯化碳溶液褪色——反应的本质是什么?这一类物质的统称叫不饱和烃。
空座=还能「加」东西进来;满座的烷烃已没有加成余地
炔烃
烯烃的双键是「1个σ键+1个π键」, 如果在π键基础上再加一根π会怎样? 这就是炔烃的三键——更强的电子束缚, 也带来了烯烃没有的独特性质。
σ键像筷子面对面扣住, π键像皮筋从侧面缠一圈; 三键再加一根垂直方向的皮筋, 让筷子无法转动
加成反应
上一页的褪色实验里,溴和高锰酸钾都「消失」在烯烃、炔烃中——这不是简单混合,而是一类典型反应:加成反应。
拉手(π键)松开,两人各被一个新伙伴握住(形成新σ键)
乙炔
焊枪的氧炔焰能熔穿钢板,热源就是乙炔。但化学家更关注一个反常:钠扔进烯烃没动静,扔进末端炔烃却冒泡——这背后是 sp 杂化带来的独特酸性。
sp 碳 s 成分高(50%),电子像存进最稳的银行;失去 H⁺ 后负电荷留在 sp 碳上最稳定,所以乙炔显酸性
官能团
乙烯能使溴的四氯化碳溶液褪色,丙烯也能;乙炔能使酸性高锰酸钾溶液褪色,丙炔也能。结构不同的分子却表现出相似的化学行为——背后是它们共有的那个关键结构在起作用。
不同遥控器上的「音量+」键功能相同;不同烯烃分子里的 C=C 都决定加成反应
同分异构体
前页说官能团决定性质——但有时分子式一样、官能团也一样,两个分子性质却差很多。差在哪?就差在「原子怎么连」。
积木块数和种类一样,拼接顺序不同,就变成完全不同的造型
本节要点
- ✓不饱和度越高,π键越易断裂参与加成
- ✓双键三键都能使KMnO4和Br2褪色
- ✓炔烃末端氢显弱酸性,可成金属炔化物
- ✓同分异构体含碳架、位置、顺反三类
- ✓σ键定骨架,π键定化学反应活性
课后思考
先自己揣摩一阵,再往下翻参考答案——很多想法比答案更有价值。
参考答案π键由p轨道"肩并肩"重叠形成,电子云分布在键轴上下两侧,离核较远、易极化,易被极性或带电试剂进攻;σ键"头碰头"重叠更充分,电子云被紧紧夹在两核之间,被束缚得更牢。
参考答案先用银氨溶液或新制Cu(OH)₂把醛除尽再用溴水;或换用酸性KMnO₄——烯烃被氧化为羧酸,环烷烃基本不反应;也可对比氧化产物,但醛氧化也得羧酸,仍需配合其他信息综合判断。
参考答案第一步加酸性KMnO₄,褪色组即烯烃;剩余组做催化加氢——环烷烃需高温高压才开环,可与不饱和烃区别;有条件可用臭氧分解看碎片反推结构,或测折射率、密度等物理参数交叉验证。