Alkadiyenlar va alkinlar

Alkinlar — molekulasida bitta C≡C uchbog‘ bo‘lgan asiklik to‘yinmagan uglevodorodlar. Uchbog‘ bitta σ- va ikkita π-bog‘dan iborat, shuning uchun alkinlar alkenlarga o‘xshab birikish reaksiyalariga kirishadi, lekin ikki bosqichda: avval qo‘sh bog‘li mahsulot, keyin to‘yingan mahsulot hosil bo‘ladi. Bundan tashqari, zanjir chetidagi uchbog‘ vodorodi kuchsiz kislotali — bu alkinlarni alkenlardan farqlaydigan muhim xossa. Gomologik qatorning birinchi a’zosi atsetilen payvandlash va kesish alangasida (3000 °C dan yuqori) ishlatiladi hamda sirka aldegid, benzol, vinilxlorid (PVX), sintetik kauchuk olishda xomashyo bo‘lib xizmat qiladi.

§1. Tuzilishi

Uchbog‘ hosil bo‘lishida har bir uglerodning bitta s- va bitta p-orbitali gibridlanadi; ikkita gibridlanmagan p-orbital bir-biriga perpendikulyar ikki π-bog‘ni hosil qiladi. C≡C bog‘ uzunligi 0,120 nm — qo‘sh (0,134 nm) va oddiy (0,154 nm) bog‘dan qisqa, energiyasi esa eng katta. Lekin π-bog‘lar σ-bog‘dan kuchsiz bo‘lgani uchun alkinlar birikish reaksiyalariga oson kirishadi.

sp gibrid orbitalda s-ulush 50 %, sp² da 33 %, sp³ da 25 %. s-ulush qancha katta bo‘lsa, elektronlar yadroga shuncha yaqin turadi va uglerodning elektromanfiyligi ortadi. Shuning uchun ≡C–H bog‘idagi elektron zichlik uglerod tomonga siljigan, vodorod esa proton sifatida ajrala oladi — atsetilen kuchsiz kislotali xossa namoyon qiladi.

§2. Nomenklatura, izomeriya va fizik xossalari

Nomlashda alkan nomidagi -an qo‘shimchasi -in ga almashtiriladi: etin (atsetilen) C₂H₂, propin C₃H₄, butin-1 CH≡C–CH₂–CH₃ va butin-2 CH₃–C≡C–CH₃ (C₄H₆). Zanjir uchbog‘ eng kichik raqam oladigan uchidan raqamlanadi.

Izomeriya turlari:

• zanjir izomeriyasi (C₅ dan boshlab): pentin-1 va 3-metilbutin-1;
• uchbog‘ holati izomeriyasi: butin-1 va butin-2;
• sinflararo izomeriya — alkadiyenlar bilan: C₄H₆ tarkibiga butin-1, butin-2, butadiyen-1,3 va butadiyen-1,2 mos keladi; sikloalkenlar ham shu formulaga ega.

Uchbog‘ atrofi chiziqli bo‘lgani uchun alkinlarda geometrik (sis-trans) izomeriya bo‘lmaydi.

Fizik xossalari: C₂–C₄ — gazlar, C₅–C₁₆ — suyuqliklar, yuqorilari — qattiq. Toza atsetilen — rangsiz, deyarli hidsiz gaz; karbiddan olingan texnik atsetilenning yoqimsiz hidi qo‘shimchalar (fosfin, vodorod sulfid) tufayli. Atsetilen havo bilan portlovchi aralashma hosil qiladi, shuning uchun ballonlarda atsetonda eritilgan holda saqlanadi.

§3. Birikish reaksiyalari

• Gidrogenlash ikki bosqichda: C₂H₂ + H₂ → C₂H₄; C₂H₄ + H₂ → C₂H₆ (Ni, Pt). Zaharlangan katalizatorda (Pd, Lindlar) reaksiyani alken bosqichida to‘xtatish mumkin.
• Galogenlash: C₂H₂ + Br₂ → CHBr=CHBr; CHBr=CHBr + Br₂ → CHBr₂–CHBr₂. Umumiy: C₂H₂ + 2Br₂ → CHBr₂–CHBr₂ — bromli suv rangsizlanadi.
• Gidrogalogenlash (Markovnikov qoidasi bo‘yicha): C₂H₂ + HCl → CH₂=CHCl (vinilxlorid, undan PVX olinadi); ikkinchi mol HCl dan 1,1-dixloretan CH₃–CHCl₂ hosil bo‘ladi. Nosimmetrik alkinlarda ham vodorod ko‘proq vodorodli uglerodga birikadi: CH≡C–CH₃ + HBr → CH₂=CBr–CH₃ (2-brompropen), ikkinchi mol HBr dan esa 2,2-dibrompropan hosil bo‘ladi.
• Kucherov reaksiyasi (gidratlanish, Hg²⁺ tuzlari, H⁺): avval beqaror enol hosil bo‘ladi, u darhol karbonil birikmaga qayta guruhlanadi.

• Trimerlanish (Zelinskiy, faollashtirilgan ko‘mir, 600 °C): 3C₂H₂ → C₆H₆ (benzol).
• Dimerlanish (CuCl, NH₄Cl): 2C₂H₂ → CH₂=CH–C≡CH (vinilatsetilen, xloropren kauchuk xomashyosi).
• Oksidlanish: alkinlar KMnO₄ eritmasini rangsizlantiradi; qattiq oksidlanishda uchbog‘ uziladi va karbon kislotalar hosil bo‘ladi.
• Yonish: 2C₂H₂ + 5O₂ → 4CO₂ + 2H₂O; alkinlar yonganda n(CO₂) > n(H₂O), farq alkin miqdoriga teng.

Misol

2,7 g alkinni to‘liq to‘yintirish uchun 2,24 l vodorod (n.sh.) sarflandi. Alkin formulasini toping.

1. n(H₂) = 2,24/22,4 = 0,1 mol; alkin vodorodni 1 : 2 nisbatda biriktiradi, demak n(alkin) = 0,05 mol.
2. M = 2,7/0,05 = 54 g/mol.
3. 14n − 2 = 54 → n = 4: C₄H₆ (butin).

§4. Kislotali xossalari: asetilenidlar

Uchbog‘ zanjir chetida bo‘lsa (R–C≡CH), terminal vodorod metallga almashadi:

Butin-2 (CH₃–C≡C–CH₃) da terminal vodorod yo‘q, shuning uchun bunday reaksiyaga kirishmaydi — shu orqali butin-1 dan farqlanadi. Bu reaksiya alkenlar bilan ham bormaydi, shuning uchun aralashmadagi terminal alkinni miqdoriy aniqlashda qo‘llaniladi. Quruq asetilenidlar zarbadan portlaydi.

§5. Olinishi

Digalogenalkandan alkin olishda ikki molekula vodorod galogenid ajraladi, shuning uchun 2 mol ishqor kerak.

Misol

Texnik karbiddan (80 % CaC₂) 11,2 l atsetilen (n.sh.) olish uchun necha gramm karbid kerak?

1. n(C₂H₂) = 11,2/22,4 = 0,5 mol → n(CaC₂) = 0,5 mol, m = 0,5·64 = 32 g.
2. Texnik karbid massasi: 32/0,8 = 40 g.

§6. Aralashmalarga oid hisob va qo‘llanilishi

Imtihonda alkinlar ko‘pincha aralashma tarkibida beriladi: terminal alkin ammiakli kumush oksid bilan cho‘kma beradi, alkan esa reaksiyaga kirishmaydi; bromli suv alken va alkinni yutadi, alkanni yutmaydi.

Misol

Propin va propan aralashmasi (4,48 l, n.sh.) ammiakli kumush oksid eritmasidan o‘tkazilganda 14,7 g cho‘kma tushdi. Propanning hajmiy ulushini toping.

1. CH₃C≡CH → CH₃C≡CAg (M = 147): n = 14,7/147 = 0,1 mol propin.
2. Umumiy n = 4,48/22,4 = 0,2 mol → propan 0,1 mol.
3. Hajmiy ulush 0,1/0,2 = 0,5, ya’ni 50 %.

Qo‘llanilishi: atsetilen-kislorod alangasi metallarni payvandlash va kesishda; atsetilendan vinilxlorid va PVX, sirka aldegid va sirka kislota, akrilonitril, xloropren kauchuk olinadi. Alkinlar alkenlar, aromatik uglevodorodlar va karbonil birikmalarga o‘tishda bog‘lovchi bo‘g‘in hisoblanadi.

O‘zingizni tekshiring

1. 13 g atsetilenni to‘liq bromlash uchun necha gramm brom kerak?

2. Kucherov reaksiyasida propindan qaysi modda olinadi?

3. Qaysi biri kumush ammiakat bilan cho‘kma beradi: butin-1 yoki butin-2?

4. C₄H₆ tarkibli nechta asiklik izomer bor (alkin va diyenlar)?

5. 3 mol atsetilen trimerlanganda necha gramm benzol hosil bo‘ladi?

6. 1 mol C₂H₂ yonishi uchun necha mol O₂ kerak?

7. Kalsiy karbid suv bilan qaysi gazni hosil qiladi?

8. 5,2 g atsetilen yonganda necha litr CO₂ (n.sh.) hosil bo‘ladi?

Ko‘p uchraydigan xatolar

• Kucherov reaksiyasi mahsulotini spirt deb yozish: aslida aldegid (atsetilendan) yoki keton hosil bo‘ladi.
• Butin-2 ham kumush asetilenid beradi deb o‘ylash: faqat terminal alkinlar beradi.
• Alkinlarda sis-trans izomeriya bor deb hisoblash.
• To‘liq bromlashda 1 mol alkinga 1 mol Br₂ olish: to‘liq birikishda 2 mol kerak.
• Alkinlarning umumiy formulasi alkadiyenlarnikidan farq qiladi deb o‘ylash: ikkalasi ham CₙH₂ₙ₋₂.