§ 25. Етен (етилен)

Матеріал параграфа допоможе вам:

зрозуміти будову молекули етену;
дізнатися про фізичні властивості етену;
довідатися про особливості взаємодії етену з воднем і галогенами.

Склад і назви сполуки. Найпростіший ненасичений вуглеводень із подвійним зв’язком у молекулі має хімічну формулу С₂Н₄. Електронна і структурні формули його молекули —

Хімічна назва сполуки С₂Н₄ — етен. Ця назва має однаковий корінь із назвою вуглеводню С₂Н₆ «етан», але відрізняється суфіксом. Інша назва вуглеводню «етилен» є тривіальною (традиційною); її використовують у промисловості, техніці.

Будова молекули. У молекулі етену кожний атом Карбону сполучений із трьома іншими атомами. На утворення з ними трьох спільних електронних пар він «виділяє» три неспарені електрони. Четвертий електрон атома Карбону з електроном сусіднього атома Карбону утворює ще одну спільну електронну пару. Отже, між атомами Карбону виникає подвійний зв’язок С=С.

Усі атоми молекули етену С₂Н₄, згідно з дослідженнями вчених, перебувають на одній площині (мал. 56), а кути між лініями, що з’єднують центри атомів, становлять по 120°:

Фізичні властивості. Етен за фізичними властивостями схожий на метан. Це безбарвний газ зі слабким запахом, трохи легший за повітря, дуже погано розчиняється у воді. Якщо етен охолодити до -104 °С (за тиску 101,3 кПа), він перетворюється на рідину.

Мал. 56. Модель молекули етену

Хімічні властивості. Етен хімічно активніший за метан. Це зумовлено здатністю подвійного зв’язку між атомами Карбону легко перетворюватися на простий зв’язок.

Реакція горіння. Етен, як і насичені вуглеводні, є горючою речовиною. Продуктами горіння цього газу за достатнього доступу повітря є вуглекислий газ і водяна пара.

• Складіть відповідне хімічне рівняння.

Реакція з воднем. На відміну від метану і його гомологів, етен бере участь у реакціях приєднання (так називають в органічній хімії реакції сполучення). Цей ненасичений вуглеводень може взаємодіяти із простими речовинами — воднем, галогенами.

Етен реагує з воднем за нагрівання й наявності каталізатора:

При цьому подвійний зв’язок у молекулі С₂Н₄перетворюється на простий, і до кожного атома Карбону приєднується додатковий атом Гідрогену:

¹ У квадратних дужках показано молекулу вуглеводню зі зруйнованим подвійним зв’язком, а стрілками — приєднання атомів Гідрогену до атомів Карбону.

Реакції приєднання водню до органічних сполук називають реакціями гідрування.

Тепер стає зрозумілим, чому метан, етан називають насиченими вуглеводнями (їхні молекули не можуть сполучатися з іншими), а етен — ненасиченим вуглеводнем (атоми Карбону в його молекулі здатні приєднувати інші атоми і «насичуватися» ними).

Реакції з галогенами. Взаємодія етену з галогенами супроводжується різними зовнішніми ефектами. Реагуючи із фтором, етен спалахує, а суміш хлору з етеном за освітлення вибухає. Етен взаємодіє також із бромом (мал. 57) і його водним розчином, який називають бромною водою (рідина бурого кольору):

Мал. 57. Взаємодія етену з парою брому

Знебарвлення розчину брому під час пропускання в нього етену дає змогу відрізнити цей газ від метану та його гомологів, які не реагують із бромною водою.

Етен взаємодіє з галогеноводнями. Приклад відповідної реакції приєднання:

СН₂=СН₂ + НВr → СН₃-СН₂Вr.

ВИСНОВКИ

Етен (етилен) С₂Н₄ — найпростіший ненасичений вуглеводень із подвійним зв’язком у молекулі. Усі атоми молекули етену перебувають на одній площині.

За звичайних умов етен — безбарвний газ зі слабким запахом, трохи легший за повітря, погано розчинний у воді.

Етен — горючий газ. Він також взаємодіє з воднем, галогенами. При цьому подвійний ковалентний зв’язок у молекулі вуглеводню перетворюється на простий, і реагенти сполучаються. Такі реакції в органічній хімії називають реакціями приєднання.

192. Чим різняться насичені й ненасичені вуглеводні?

193. Охарактеризуйте будову молекули етену.

194. Напишіть рівняння реакції горіння етену за нестачі кисню (з утворенням карбон(ІІ) оксиду і водяної пари).

195. Визначте масові частки елементів в етені. (Усно.)

196.Обчисліть густину етену (за н. у.) та його відносну густину за повітрям.

197. Визначте об’ємні частки метану й етену в їхній суміші, якщо її середня молярна маса становить 25,6 г/моль.

198. Обчисліть масу брому, яка прореагує з етеном об’ємом 1,12 л (н. у.).

199. Етен об’ємом 1 л змішали з воднем об’ємом 4 л і нагріли за наявності каталізатора. Один із газів прореагував повністю. Визначте склад нової суміші газів та об’ємні частки її компонентів. (Усно.)

200. Який об’єм вуглекислого газу утворився після повного згоряння суміші метану й етену, яка мала об’єм 560 мл і була важчою за водень в 11,6 раза?