9-1 化學/烯烴和醇的反應

烯烴的反應

烯烴分子是不飽和的烴，因為它們比具有相同碳原子數的烷烴少2個氫原子，並且也具有碳雙鍵而不是全部單鍵。烷烴是飽和的烴。您可以透過溴試驗來區分飽和和不飽和烴。

烯烴的燃燒

在空氣中，氧氣不足以使烯烴完全燃燒，完全燃燒只會產生二氧化碳和水（與烷烴的完全燃燒相同）。與其他燃燒反應一樣，這是一個放熱反應；會釋放能量。相反，它們在空氣中燃燒會產生冒煙的黃色火焰

${\text{Alkene + Oxygen}}\rightarrow {\text{Carbon + Carbon Monoxide + Carbon Dioxide + Water}}$

形成的精確產物取決於氧氣的含量，因此您可能會有沒有碳產生的反應。以下是在存在少量氧氣的情況下戊烯（5個碳）的不完全燃燒的示例

${\ce {C5H10 + 4O2 -> 3C + CO + CO2 + 5H2O}}$

或者您也可以使用相同的反應

${\ce {4C5H10 + 25O2 -> 10CO + 10CO2 + 20H2O}}$

但是碳允許您更容易地平衡它，因此是首選選擇。

加成反應

烯烴與氫氣、水和鹵素反應，透過在 ${\ce {C=C}}$ 處新增原子，使雙鍵變為單鍵。

將烯烴轉化為烷烴（加氫）

烯烴與氫氣反應時可以轉化回烷烴。以下是以丙烯為例

${\ce {C3H6 + H2 -> C3H8}}$

請記住，烷烴和烯烴的通式之差是2個氫原子。您還需要能夠繪製顯示式

+   →

丙烯 + 氫氣 → 丙烷

如我們所見，烯烴的官能團（同系物系列的特徵結構，賦予其所有特殊性質）碳雙鍵被轉化為與氫氣的單鍵。但是，這種反應只能在催化劑的存在下進行。

鹵素與烯烴的反應

鹵素也會去除烯烴官能團。以下是以乙烯和溴為例的化學式

${\ce {C2H4 + Br2 -> C2H4Br2}}$

文字方程式有助於理解發生了什麼

${\text{Ethene + Bromine}}\rightarrow {\text{dibromoethane}}$

“二”指的是化合物中存在兩個溴原子，而“-烷”則表示不再存在碳雙鍵；它具有與烷烴相同的官能團（所有單鍵）。結構式如下：

+ Br—Br →

乙烯 + 溴 → 二溴乙烷

正如我們所見，這與氫化幾乎相同，只是我們使用的是鹵素。這也解釋了為什麼溴試劑有效，因為溴水中溴原子會發生反應形成新化合物，而它們不會與烷烴反應。

將烯烴轉化為醇（加水）

醇是具有羥基官能團（-OH）的飽和烴同系物。當烯烴與水反應（需要催化劑的存在）時，我們可以形成醇。例如：

+  →

丁烯-1 + 水 → 丁醇-1 ${\ce {C4H8 + H2O -> C4H9OH}}$

我們可以很容易地算出醇的化學式，因為我們知道末端的官能團（必須存在-OH），並且所有碳和氫必須平衡。產物稱為丁醇，其中“-醇”表示它是醇。上面顯示了結構式：與烷烴結構相比，醇結構唯一的區別是氧原子，正如我們所見。

醇

有時，醇的寫法略有不同，以反映其結構。例如

${\ce {CH3CH2OH}}$ 是乙醇的化學式，也可以寫成 ${\ce {C2H5OH}}$。${\ce {CH3}}$指的是化合物的其中一端，${\ce {CH2}}$指的是中間的碳鏈，而${\ce {OH}}$表示官能團。醇的一般式為

${\ce {C_nH_{2n + 1}OH}}$

所有醇類都可溶於水，其溶液呈中性 pH 值。由於其溶解性，它們常被用作工業溶劑。較小的醇類也被用作燃料，例如乙醇被用作酒精燈燃料。然而，它（乙醇）最常見的用途是在酒精飲料中。

醇類的燃燒

醇類是易燃的，在空氣中燃燒時會發生完全燃燒

${\ce {2CH3OH + 3O2 -> 2CO2 + 4H2O}}$

與鈉的反應

${\text{Sodium + Methanol}}\rightarrow {\text{Sodium methoxide + Hydrogen}}$

${\ce {2Na + 2CH3OH -> 2CH3ONa + H2}}$

醇類的氧化

醇類可以被氧化（新增氧氣）形成羧酸，這些反應發生在與燃燒不同的條件下。

發酵過程

當糖溶液在酵母酶的作用下發酵時，會產生乙醇的水溶液。

${\ce {C6H12O6 ->[yeast] 2C2H5OH + 2CO2}}$

這表明葡萄糖，一種簡單的糖，被轉化為乙醇和二氧化碳。該反應需要厭氧（無氧）條件，相當高的溫度（37 攝氏度）和略微酸性的 pH 值。

羧酸

羧酸具有 ${\ce {-COOH}}$ 的官能團，其名稱以“-酸”結尾。它們的結構圖類似於醇類，不過添加了一個碳氧雙鍵。以下是丁醇和丁酸的比較

丁醇

丁酸

正如我們所看到的，2 個氫原子被移除並被一個氧雙鍵取代。羧酸的一般式為

${\ce {C_{n}H_{2n + 1}COOH}}$

重要的是要注意，對於第 n 項，我們使用不包含在官能團中的碳原子，因此，雖然丁酸有 4 個碳原子，但它有 3 個碳原子不屬於官能團，從而得到以下公式

${\ce {C3H7COOH}}$

另一種寫法是

${\ce {CH3C2H4COOH}}$

與碳酸鹽反應

像任何其他酸一樣，羧酸與碳酸鹽反應生成鹽、水和二氧化碳

與水反應

羧酸能夠溶於水。但是，當它們溶解時，它們會電離，釋放 H+ 離子，從而形成弱酸性溶液，因為它們不會完全電離。

與醇反應

羧酸與酸性催化劑反應生成酯（一種新的同系物）和水。

${\text{Alcohol + Carboxylic acid}}\rightarrow {\text{Ester + Water}}$

${\ce {C2H5OH + CH3COOH -> CH3COOC2H5 + H2O}}$

從化學方程式中可以看出，酯在一端具有相同的 ${\ce {CH3}}$，以及 ${\ce {COO}}$，就像羧酸一樣。但是，氫被移除並被醇的烴鏈 ${\ce {C2H5}}$ 取代。因此，酯被稱為乙酸乙酯（醇是 -yl，羧酸是 -anoate）並不奇怪。但是，繪製酯可能會很棘手

繪製酯的最簡單方法是首先繪製沒有 OH 的羧酸。然後，您將醇新增到與碳連線的碳上，並完成醇的結構，除了氫。這些原子結合產生由反應生成的的水。

快速問題

能量的定義是什麼？ 系統（物體或物體組）可能發生的能量變化的最大值

能量儲存的兩種主要型別是什麼？它們之間有什麼區別？ 與運動相關的能量儲存（動能）和與物體在空間中的位置相關的勢能儲存。

能量的測量單位是什麼？ 焦耳

比熱容是什麼？ 使 1 公斤物質升溫 1 攝氏度所需的能量。

功率是什麼？ 能量傳遞率

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