Этиленовые углеводороды

Этиленовые углеводороды, или олефины (ср. ХLIІ, приложение углеводороды, 34, 35), гомологический ряд углеводородов, С_nН_2n, простейший член которого представляет этилен, С₂Н₄; ещё более простой углеводород, метилен (см.), СН₂, не получен, и при различных попытках его получения образовывался этилен. В этилене и его гомологах обычно признаётся двойная связь между атомами углерода и формула строения этилена изображается так: СН₂ = СН₂. Согласно современным воззрениям на строение атомов и некоторым теориям относительно характера связи в органических соединениях признают, что простая связь устанавливается при помощи двух, двойная — четырёх, тройная — шести электронов. В таком случае формула строения этилена будет:

Пространственная (стереохимическая) формула этилена изображается двумя тетраэдрами, соприкасающимися по ребру; в центре тетраэдров находятся атомы углерода, на свободных (4) вершинах — атомы водорода, или радикалы: метил, этил и т. д.

Номенклатура. Названия либо оканчиваются на илен и производятся от тех же корней, как и у предельных углеводородов; либо рассматривают углеводороды этиленового ряда как производные этилена и называют С₃Н₆, или СН₃СН = СН₂ метил-этиленом, С₄Н₈ этил-этиленом и диметил-этиленом. По женевской номенклатуре названия оканчиваются на ен: этен, пропен и т. д.

Этиленовые углеводороды мало распространены в природе. Встречаются в нефти и образуются при сухой перегонке различных веществ (каменного угля, дерева и пр.), а также при разложении нагреванием под давлением предельных углеводородов (крекинг) — технически важном процессе.

Физические свойства этиленовых углеводородов в общем сходны со свойствами предельных углеводородов, и закономерности изменения свойств в гомологическом ряду также весьма близки. Кроме молекулярного веса, на некоторых свойствах сказывается влияние строения: к таким свойствам относятся температура кипения и особенно молекулярная рефракция

Последней величиной пользуются для установления нахождения двойной связи.

Способы получения этиленовых углеводородов довольно многочисленны и разнообразны, но, в общем, большинство главнейших сводится к косвенному отнятию у предельных углеводородов двух атомов водорода от двух соседних атомов углерода. Сущность приёмов заключается в отнятии элементов воды от спиртов и отнятии HCl или Вr₂ от галоидных производных предельных углеводородов. Воду отнимают нагреванием с водоотнимающими веществами (Н₂SO₄, Р₂O₃, В₂O₃, ZnCl₂) или пропусканием паров спирта над нагретой окисью алюминия, Аl₂O₃. Йодистый водород отнимают спиртовым раствором KОН, Вr₂ — посредством цинковой пыли и спирта или вообще металлов (Na). Известны и другие общие способы добывания этиленовых углеводородов, но они имеют меньшее значение.

Химические свойства. Главной особенностью этиленовых углеводородов является чрезвычайная склонность вступать в реакции прямого присоединения с разнообразными веществами как с  элементами, так и с соединениями. Многие из этих реакций обратны способам получения. Так, этиленовые углеводороды способны при известных условиях присоединять Н₂, переходя в предельные углеводороды. Энергично соединяются с Вr₂ (Сl₂ и J₂), а также с кислотами галоидоводородными и кислородными; при этом молекула кислоты распадается на две части, из которых одной является обычно Н, а другой — остальная часть, но иногда ОН кислоты присоединяется к одному атому углерода, а остальная часть к другому, например:

Кроме кислот, присоединяются и ангидриды кислот, N₂O₅, N₂O₄, N₂O₃ (работа Н. Я. Демьянова и др.). При действии озона присоединяется озон с образованием озонидов (см. перекиси органические). Указанными реакциями и примерами превращения этиленовых углеводородов далеко не исчерпываются. Особенно следует указать на способность этиленовых углеводородов полимеризоваться под влиянием физических условий: нагревания под давлением, действия тихого разряда, нагревания в присутствии катализаторов, действия кислот и солей (Н₂SО₄, ZnCl₂ и др.). Процесс этот имеет практическое значение как метод превращения газообразных углеводородов в жидкие.

Наконец, в отличие от прочных, неспособных к изомеризации, предельных углеводородов, этиленовые углеводороды во многих случаях способны претерпевать более или менее глубокие изомерные превращения, причём не только может перемещаться двойная связь, но и происходить глубокая перестройка углеродного скелета.

Этилен получен в 1795 г. голландскими химиками (см. XXVIII, 288). По способности давать с хлором маслянистую жидкость — хлористый этилен, С₂Н₄Сl₂, — называется маслородным газом. Газ с эфирным сладковатым запахом, малорастворимый в воде, несколько более в спирте и эфире. Температура кипения — 102,5°(при 1 атм.), температура плавления — 169°; при 0° сжижается при 43 атм. Так как при испарении сгущённого в жидкость этилена поглощается много тепла, то такой этилен применяется для охлаждения. Горит светящим пламенем. Содержится в светильном газе. Образуется при разложении нагреванием многих органических соединений (даже метана: 2СН₄ = С₂Н₄ + 2Н₂). Технически получается пропусканием паров спирта над нагретой до 300° окисью алюминия, действующей как катализатор:

С₂Н₅ОН = С₂Н₄ + Н₂О.

Обратно из этилена можно получить спирт, соединив этилен, при известных условиях, с крепкой серной кислотой и разложив образующуюся этилосерную кислоту водой:

Полимеризуясь, превращается в сложную смесь жидких и даже твёрдых полимеров, напоминающую продукты, получаемые из нефти.

Н. Демьянов.