تطبيقات الألكينات في حياتنا

ما هي تطبيقات الألكينات

عائلة الهيدروكربونات الموجودة في النفط الخام هي الألكينات، يوجد في هذه العائلة رابطة واحدة على الأقل بين الكربون والكربون وهذه الرابطة المزدوجة تحدث فرقًا كبيرًا في أسرة المركباتالكيميائية.

كيف يتم إنتاج الألكينات؟

يتم إنتاج الألكينات من الألكانات الموجودة في النفط الخام بعملية تسمى التكسير، حيث يستخدم التكسير الحرارة ومحفزًا (مادة تسرع التفاعل الكيميائي دون أن يتم تغييرها أو استهلاكها في العملية نفسها) لتحلل الألكانات وتعتبر عملية التكسير مهمة لأنّها تحوّل الألكانات الأقل فائدة إلى ألكانات أصغر مفيدة وتنتج ألكينات مفيدة جدًا مثل الإيثين وهو المادة الأولية للعديد من المنتجات البلاستيكية.

الألكينات: عبارة عن هيدروكربونات غير مشبعة برابطة مزدوجة واحدة (RC = C-R) وهي من سلسلة متجانسة مع الصيغة العامة (CnH2n)، العضو الأول الذي يمتلك هذه المجموعة الوظيفية هو الإيثان (C2H4)، ويعد الإيثين مادة خام مهمة لصناعة البتروكيماويات ويمكن إنتاج الإيثين وجزيءالهيدروجين عن طريق التكسير الحراري للإيثان وتعد الألكينات المواد الخام للبلاستيك مثل البولي إيثيلين، بولي كلوريد الفينيل، البولي بروبلين والبوليسترين، من بين مواد أخرى توجد كيمياء الألكينات في الدهون غير المشبعة وبيتا كاروتين والضوء من خلال الرؤية.

في الواقع يتم إنتاج مواد كيميائية تجارية من الإيثين أكثر من أي مادة هيدروكربونية وسيطة أخرى ويرجع هذا الوضع الفريد للإيثين إلى خصائص متأصلة موجودة فيه، وهي:

• بنيته بسيطة ولكنها تفاعلية.

• غير مكلف ومتاح بسهولة من خلال تكسير الهيدروكربونات.

• وتعد الألكينات أكثر تفاعلاً من الألكانات لأنّ الألكينات غير مشبعة (لها رابطة مزدوجة تفاعلية).

كيف يمكن تمييز الألكين عن الألكان؟

يمكن تمييز ألكين عن ألكان عن طريق هز الهيدروكربون بماء البروم ومياه البروم ذات لون بني محمر وسوف يتم نزع لونها بواسطة ألكين ولكن ليس بالألكان. يضيف البروم عبر الرابطة المزدوجة للألكين لتشكيل ألكان ثنائي البروم عديم اللون هذا مثال على رد فعل إضافة الذي يحدث عندما يتحد اثنان أو أكثر من المواد المتفاعلة معًا لتشكيل منتج واحد.

تصنيف الألكينات

تؤثر مجموعات الألكيل المرتبطة بذرات الكربون المهجنة (sp2) للألكينات على استقرار الرابطة المزدوجة، وغالبًا ما يتأثر التفاعل الكيميائي للألكينات بعدد مجموعات الألكيل المرتبطة بذرات الكربون المهجنة (sp) وبالتالي من المفيد تصنيف الألكينات بعدد مجموعات الألكيل المرفقة بالوحدة الهيكلية (C = C) وهذه الميزة تسمى درجة الاستبدال.

يتم استبدال الألكين الذي يحتوي على مجموعة ألكيل مفردة متصلة بذرة الكربون المهجنة (sp2) للرابطة المزدوجة وأحيانًا يُطلق على الألكين الذي يكون الرابطة المزدوجة في نهاية سلسلة ذرات الكربون اسم ألكين طرفي، الألكينات التي تحتوي على مجموعتين وثلاث وأربع مجموعات ألكيل مرتبطة بذرات الكربون للرابطة المزدوجة يتم تفكيكها واستبدالها على التوالي.

خصائص عامة للألكينات

• الحالة الفيزيائية: الأعضاء التي تحتوي على ذرتين أو أربع ذرات كربون هي غازات، من خمسة إلى سبعة عشر سوائل، وثمانية عشر فصاعدًا مواد صلبة في درجة حرارة الغرفة وتحترق في الهواء مع لهب دخان مضيء.

• الكثافة: تعد الألكينات أخف من الماء.

• الذوبان: الألكينات غير قابلة للذوبان في الماء وقابلة للذوبان في المذيبات العضوية، مثل البنزين وما إلى ذلك.

• نقطة الغليان: تظهر نقاط غليان الألكينات زيادة تدريجية مع زيادة الكتلة الجزيئية أو طول السلسلة وهذا يشير إلى أنّ عوامل الجذب بين الجزيئات تصبح أقوى مع زيادة حجم الجزيء ومع ارتفاع حجم الجزيئات تزداد القوى بين الجزيئات للألكينات أقوى ويحتوي الألكين على نقطة غليان أقل من الألكان بعدد قليل من الدرجات.

• على عكس الألكانات تحترق الألكينات بسهولة لتعطي ثاني أكسيد الكربون والماء إذا اكتمل الاحتراق ولا يمكن استخدام الألكينات كوقود ويمكن استخدامها لصنع اللدائن ومضادات التجمد والعديد من المركبات المفيدة الأخرى فهي ذات قيمة كبيرة جدًا للاستخدام.

تطبيقات الألكينات

تعتبر الألكينات وخاصة الإيثين مهمة للغاية في الصناعة الكيميائية، لا توجد في النفط الخام بكميات كبيرة جدًا ولكنّها تنتج عن طريق تكسير الألكانات. تحترق الألكينات مثل كل الهيدروكربونات في الهواء لتكوين ثاني أكسيد الكربون والماء وفي الأكسجين يتفاعل الإيثين بشكل متفجر لذا فهو ليس جيدًا كوقود وتعتبر الألكينات مفيدة للغاية في الصناعة الكيميائية لتصنيع البلاستيك والعديد من المواد الكيميائية الأخرى لاستخدامها كوقود.

هناك العديد من الاستخدامات للألكينات يمكن بلمرة العديد من الألكينات وتشكيل البلاستيك ويستخدم الإيثيلين لإنضاج الفاكهة والأشكال المختلفة لفيتامين أ (بما في ذلك بيتا كاروتين) هي الألكينات وكذلك الليكوبين وهو أحد مضادات الأكسدة الموجودة في الطماطم.

بعض الألكينات مثل ألفا بينين والليمونين رائحتها طيبة (وليست شديدة السمية) لذا فهي تستخدم لإعطاء رائحة لأشياء مثل الشموع ومنتجات التنظيف والعديد من المستحضرات الصيدلانية لها وظائف ألكينية حيث يمكن تحضير العديد من المستحضرات الصيدلانية الأخرى من الألكينات عبر تفاعلات الإضافة مثل الهالوجين والماء والهالوجين المائي.

هنالك العديد من الاستخدامات المختلفة للألكينات مثل الإيثين والبروبين ومن أهمّها:

• تستخدم في تصنيع مواد بلاستيكية مثل البولي إيثيلين لصنع الأوعية والأكياس وما إلى ذلك.

•  تستخدم في تصنيع البوليسترين المستخدم في صناعة علب بطاريات السيارات وأجزاء الثلاجة.

• صنع الإيثان (1،2) ديول يستخدم كمضاد للتجمد لمشعات السيارات.

• تصنيع الإيثانول والألياف الاصطناعية التيريلين.

• صنع مضاد للخبط لمحركات السيارات.

• تصنيع البلاستيك والبولي بروبين لصناعة الحبال ومواد التعبئة والتغليف.

• صنع البروبانول المستخدم في صناعة الأسيتون.

• صناعة الياف الاكريليك.

• تصنيع مجموعة متنوعة من البوليمرات مثل البولي إيثيلين والبولي فينيل كلوريد (PVC) والتيفلون وما إلى ذلك.

• الإيثين هو أهم مخزون من الأعلاف العضوية في صناعة البوليمر. على سبيل المثال (PVC)، ساران، بولي إيثيلين حيث تستخدم هذه البوليمرات في صناعة بلاط الأرضيات ونعال الأحذية والألياف الاصطناعية ومعاطف المطر والأنابيب وما إلى ذلك.

يتم استخدام الألكينات السفلية كوقود وإضاءة يمكن الحصول عليها عن طريق تكسير الكيروسين أو البنزين وأيضاً تستخدم كمواد خام لصناعة الكيماويات الصناعية، مثل الكحولات والألدهيدات وغيرها إلى جانب ذلك، تستخدم الألكينات أيضًا في إنضاج الفاكهة الاصطناعي وكمخدر عام وأيضاً لصنع غاز الخردل السام (غاز الحرب) ولهب الإيثيلين – الأكسجين.

يستخدم البروبين وهو ثاني أهم مادة خام للمنتجات العضوية بإنتاج عالمي يقدر في عام 2000 بحوالي 50 مليون طن متري، بشكل أساسي لإنتاج مادة البولي بروبيلين ومنتجات الأكسدة المختلفة، مثل البيوتانول وحمض الأكريليك والأكرولين وإستر حمض الأكريليك والجليسرول وكلوريد الأليل وإبيكلوروهيدرين ويستخدم البوتادين الذي بلغ إنتاجه العالمي في عام (1953) حوالي (8.5) مليون طن متري بشكل أساسي لإنتاج المطاط الصناعي المتنوع ومن أهم أنواعه مطاط ستايرين (SBR) ومطاط بوتادين (BR) بالإضافة إلى ذلك، يتم تحضير البوليمرات المقاومة للاصطدام والطلاءات والمواد الوسيطة في صناعة النايلون من البيوتادين.