تعرف على علم الكيمياء موقع تعليمي لشرح جميع أقسام الكيمياء : الكيمياء العضوية – الكيمياء العامة – الكيمياء التحليلية – الكيمياء الفيزيائية – الكيمياء الحيوية – الكيمياء الكهربية.
(1) الاحتراق Combustion
تحترق الألكينات وتعطي H2O ، CO2 وطاقة ولا يستعمل هذا التفاعل كمصدر للطاقة نظراً لاستخدام الألكينات فى التفاعلات الأخرى.
يؤدى تفاعل الإضافة إلى كسر الرابطة π وتكوين رابطتين σ وهذا التفاعل مفضل من حيث الطاقة لأن الحرارة المنبعثة من تكوين رابطتين σ تفوق الطاقة اللازمة لكسر رابطة π وبناءاً علية تكون هذه التفاعلات طاردة للحرارة Exothermic.
تميل إلكترونات الرابطة تجاه الكواشف الإلكتروفيلية (حمض لويس Lewis acid) وهذا يتطلب نيوكليوفيل قادر على منح زوج من الإلكترونات (قاعدة لويس Lewis base).
تعتمد تفاعلات الإضافة على نوع المتفاعلات كما يلي :-
أ – إضافة متفاعلات متماثلة Addition of symmetrical reactants
ب – إضافة متفاعلات غير متماثلة Addition of unsymmetrical reactants
أولا / إضافة المتفاعلات المتماثلة
هي إضافة شقين متماثلين على الرابطة الزوجية .
أ- إضافة الهيدروجين ( الهدرجة Hydrogenation )
حيث يضاف الهيدروجين إلى الرابطة الثنائية فى وجود عوامل حفازة وينتج الألكان المقابل .
ب – إضافة الهالوجينات Addition of halogen
ج – الأكسدة Oxidation
تتم الأكسدة بأحد العوامل المؤكسدة التالية وتنتج مركبات ثنائية الهيدروكسيل تسمى دايول :
ثانيا / إضافة المتفاعلات غير المتماثلة
تعتمد إضافة متفاعل غير متماثل للألكين على تماثل أو عدم تماثل الألكين فإذا كان الألكين غير متماثل فأن إضافة الشقين غير المتماثلين تخضع لقاعدة ماركونيكوف .
قاعدة ماركونيكوف Markovnikov,s rule
توصل العالم الروسي Vladimir V. Markovnikov سنة 1869م إلى آلية إضافة المتفاعل غير المتماثل للألكين غير المتماثل حيث تنص على : “عند الإضافة الأيونية لمتفاعل غير متماثل إلى ألكين غير متماثل فأن الشق الموجب يضاف إلى ذرة الكربون المتصلة بأعلى عدد من ذرات الهيدروجين بينما يتجه الشق السالب لذرة الكربون المتصلة بأقل عدد من ذرات الهيدروجين.”
1- الإضافة حسب قاعدة ماركونيكوف Markovnikov addition
أ – إضافة هاليدات الهيدروجين Addition of hydrogen halides
لإجراء هذا التفاعل يستخدم الهاليد الغازي بإمراره مباشرة فى الألكين الذي يقوم بعمل المذيب أو عن طريق إذابة هاليد الهيدروجين فى حمض الخليك ثم يخلط مع الألكين .
ب- إضافة الماء ( الإماهة ) Hydration – Addition of water
2- الإضافة عكس قاعدة ماركونيكوف Anti-Markovnikov addition
أ – إضافة هاليدات الهيدروجين Addition of hydrogen halides
عند إضافة هاليد الهيدروجين في وجود البيروكسيد فأن الإضافة تتم عكس قاعدة ماركونيكوف
ب- إماهة الألكين Hydration of alkene
يتم تميه الألكين باستخدام ثنائي هيدريد البورن حيث تُضاف الرابطة B-H من البورن إلى الألكين فيتكون ناتج يسمى organoborane.
وعند تفاعل ثلاثي الألكيل بورن مع محلول مائي من فوق أكسيد الهيدروجين في وسط قاعدي ينتج كحول بإضافة عكس قاعدة ماركونيكوف .
يعتمد ناتج هذا التفاعل على حجم الألكين حيث تسبب الإعاقة المجسامية توقف التفاعل عند الخطوة الأولى أو الثانية فعلى سبيل المثال المركب : 2,3Dimethyl-2-butene يتفاعل مع البورن ويعطي ناتج واحد فقط monoalkyl borane بسبب الإعاقة الفراغية.
(4) تفاعل الألكلة Alkylation
(5) تفاعل إضافة أيودات الكاربين Addition of Carbenoids
أ- التفاعل مع الأوزون Ozonization :
يتفاعل الأوزون بقوة مع الألكين ويعطي مركبات تسمى أوزونايد Ozonide التي يتم اختزالها بالخارصين Zn أو dimethyl sulfide (CH3)2S إلى الدهيدات أو كيتونات وعند إعادة أكسدة مركبات الأوزونايد باستخدام H2O2 يتم تحويلها إلى أحماض كربوكسيلية وكيتونات.
ب- التفاعل مع برمنجنات البوتاسيوم Potassium permanganate KMnO4
تتفاعل البرمنجنات مع الألكين على الساخن في محلول مركز من أ يون البرمنجنات فينتج كيتونات وأحماض كربوكسيلية و في حالة وجود مجموعة طرفيه –CH2- فأنها تتأكسد إلى CO2.
ج- التفاعل مع رابع أوكسيد الأوزميوم Osmium tetroxide OsO4
يتم التفاعل فى وجود -Periodate ion IO4 فتنشطر الرابطة الزوجية وتعطي نفس الأنواع من نواتج الانشطار بالأوزون التي تنتج بالاختزال (الدهيدات أو كيتونات ) وتسمى نواتج هذا التحول (أو الانشطار) بــ Lemeiux-.Johnson cleavage
(8) تفاعلات تضاعف الألكينات Dimerization of alkenes
عند تفاعل isobutylene (صيغته الجزيئية C4H8) مع حمض معدني مثل حمض الكبريتيك أو الفسفوريك يتكون مزيج من جزيئين لألكين مضاعف Dimer (صيغته الجزيئية C8H16) وهذا التفاعل مهم فى الصناعة النفطية حيث تعطي هدرجة هذا المزيج مركباً واحد وهو isooctane
أمثلة محلولة :
1- ما هو التركيب البنائي لألكين صيغته الجزيئية عند أكسدته ببرمنجنات البوتاسيوم ينتج حمضين كربوكسيلين هما : CH3CH2CH2CH2COOH , CH3CH2COOH ؟
يعرف هذا التفاعل بتفاعل ديلز-ألدر نسبة للعالمين الألمانيين Otto Diels ، Kurt Alder وهو عبارة عن تفاعل تضاف فيه الألكينات إلى بعضها أو إلى الدايينات لتكوين مركبات حلقية وتكون المتفاعلات الأساسية في هذا التفاعل هي ألكين مع 1,3diene حيث يسمى الألكين الذي يتحد مع الدايين في هذا التفاعل باسم “dienophile” أى المحب للدايين “diene lover”
** يعتبر إنتاج البوليمرات في الدرجة الثانية بعد إنتاج الفولاذ steel كدليل على حيوية النظم الاقتصادية للدول حيث تستعمل هذه المواد في معظم الأشياء من حولنا مثل الملابس والطلاء وهياكل السيارات والأكياس واللدائن وغيرها ونظرا للاستعمالات الواسعة لهذه المواد يجب أن تكون قوية ومستقرة وخاملة كيميائياً ولقد استطاع الكيميائيون أن يربطوا بين التركيب الكيميائي للجزئ المبلمر وبين خواصه الطبيعية حيث أمكن تغيير بعض الخواص بما يتوافق مع استعمالاته .
** إن معظم هذه المواد لا تخضع للتحلل الحيوي لأنها تنتج من عمليات مخبريه أو صناعية وليست عمليات تجري فى الطبيعة ، ولكن ليست جميع البوليمرات صناعية حيث يوجد مبلمرات طبيعية مثل الحرير والصوف والبروتينات والنشا.
تنقسم تفاعلات البلمرة إلى نوعان هما : بلمرة الإضافة وبلمرة التكثيف .
أولا / بوليمرات الإضافة Addition polymers
مثال : تحت ضغط وحرارة مرتفعين وفي وجود الأكسجين يتعرض الإيثيلين للبلمرة بالإضافة حيث تُضاف جزيئات الإيثيلين لبعضها وتنتج ألكانات طويلة السلسلة من نوع البلاستيك .
** يمتاز البولي إيثيلين بأنه غير قابل للذوبان فى العديد من السوائل الشائعة نظراً لوزنه الجزيئي الكبير ومقاومته للهجوم الكيميائي وبذلك حل مكان الزجاج والفولاذ والألمونيوم في العديد من الاستخدامات .
** يبدأ تكوين البوليمر بجذر حر أو أيون يمكنه الإضافة إلى المونمر وتنشيطه ويعرف بإسم البادئ initiator حيث ترتبط الخواص الطبيعية للبولي إيثيلين (والبوليمرات الأخرى) بطول السلسلة أو متوسط الوزن الجزيئي كما يلي :-
1- إذا كان تركيز البادئ عالياً فأن العديد من سلاسل المبلمر تبدأ بالتكون مباشرة وإذا كان تركيز البادئ منخفضا فأن عدد قليل من السلاسل يبدأ في التكون .
2- عند تساوي جميع العوامل وكان تركيز البادئ عالياً يتكون العديد من السلاسل القصيرة منخفضة الوزن الجزيئي وإذا كان تركيز البادئ منخفضا فأنه يتكون عدد قليل من السلاسل الطويلة مرتفعة الوزن الجزيئي .
ملاحظات :
فى الجدول بعض الأمثلة على بوليمرات الإضافة :
ثانياً / بوليمرات التكثيف Condensation polymers
1- النايلون Nylon
أ- النايلون 66 : nylon 66 :
ب- النايلون 6 : nylon 6
2- الداكرون Dacron
