W cząsteczkach węglowodorów nasyconych występują następujące wiązania między atomami węgla:

Wiązania podwójne i potrójne nazywane są wiązaniami wielokrotnymi. Węglowodory, których cząsteczki zawierają wiązania wielokrotne, nazywa się węglowodorami nienasyconymi. Istnieje wiele rodzajów węglowodorów nienasyconych mających w cząsteczkach wiązania wielokrotne. Najważniejsze to: alkeny i alkiny. Podobnie jak alkany — alkeny i alkiny tworzą szeregi homologiczne.

Alkeny — węglowodory łańcuchowe nienasycone, zawierające w cząsteczkach jedno wiązanie podwójne pomiędzy atomami węgla
Alkiny — węglowodory łańcuchowe nienasycone, zawierające w cząsteczkach jedno wiązanie potrójne pomiędzy atomami węgla

Nazwy alkenów tworzy się od nazwy węglowodorów nasyconych o tej samej liczbie atomów węgla w cząsteczce, zmieniając końcówkę z „-an” na „-en”.. Nazwy aliknów tworzy się podobnie: zmieniając końcówkę z „-an” na „-yn” (lub „-in”).
Np. węglowodór o 8 atomów węgla to:
Alken — Okten
Alkin — Oktyn (Oktin)

Wzór ogólny alkenów — C_nH_2n
Wzór ogólny alkinów — C_nH_2n-2

Węglowodory nienasycone — związki organiczne węgla z wodorem, zawierające w cząsteczkach wiązanie wielokrotne pomiędzy atomami węgla,
Wiązanie wielokrotne — podwójne lub potrójne wiązanie występujące w cząsteczkach związków organicznych,
Alkeny — węglowodory łańcuchowe nienasycone, zawierające w cząsteczkach jedno wiązanie podwójne pomiędzy atomami węgla,
Alkiny — węglowodory łańcuchowe nienasycone, zawierające w cząsteczkach jedno wiązanie potrójne pomiędzy atomami węgla,

Eten (etylen) — węglowodór nienasycony — alken.

Wzór sumaryczny C₂H₄

Doświadczenie:
Probówkę na statywie ogrzewaj a w drugiej probówce zbieraj wydzielający się gaz.

W próbówce na statywie folia topnieje i po chwili wydziela się bezbarwny gaz o delikatnym zapachu, na ściankach pojawia się para wodna i powstaje czarny nalot — sadza. Można go zbierać pod wodą, bo nie rozpuszcza się w wodzie. Równanie reakcji przedstawia się następująco:
C₂H₄ + O₂ -> 2 C + 2 H₂O

Etan w tym przypadku uległ spalaniu niecałkowitemu, ponieważ dopływ tlenu był niepełny, więc produktem był C i H₂O. Po za tym może ulegać spalaniu:
- półspalania — dając produkty CO i H₂O
- całkowitego — CO₂ i H₂O

Etan powoduje odbarwienie wody bromowej lub rozcieńczonego roztworu KMnO₄, co świadczy o jego dużej aktywności chemicznej, której nie posada ani benzyna ani gaz zapalniczki! Różnice polegają na rodzaju wiązania. Wiązanie podwójne jest słabe i „pęka”. Następuje reakcja przyłączenia pierwiastka.
C₂H₄ + Br₂ -> C₂H₄Br₂

Podobnie przebiega reakcja z innymi fluorowcami (Cl₂, I₂), wodorem (H₂) i fluorowodorami (HCl, HBr, HF).
Przedmioty codziennego użytku wykonane są z tworzywa sztucznego czyli tzw. polietylenem. Poniżej został przedstawiony sposób otrzymywania przy użyciu katalizatora. Cząsteczki etanu (etylenu) mogą się łączyć ze sobą. Wiązanie podwójne wówczas „pęka”, a cząsteczki łączą się w długie łańcuchy:


Reakcja tworzenia z pojedynczych cząsteczek, zwanych monomerami, związku chemicznego wielkocząsteczkowego produktu — polimeru — nazywana jest polimeryzacją. W zależności od rodzaju polimeru liczba cząsteczek połączonych może być różna i właściwości tworzywa mogą się zmieniać.
Etapy przebiegania polimeryzacji:
- zapoczątkowanie — wytworzenie aktywnych cząsteczek (monomerów),
- wzrost — łączenie monomerów,
- koniec procesu czyli wyczerpanie się substratu.

Eten (C₂H₄) — alken
- gaz
- bezbarwny
- przyjemny zapach
- nierozpuszczalny w wodzie
- aktywny chemicznie
- ulega reakcji spalania (całkowitego, półspalania, niecałkowitego)
- ulega reakcji przyłączenia np. bromu, chloru, wodoru
- ulega reakcji polimeryzacji

Etyn (acetylen) — budowa cząsteczki, właściwości i zastosowanie

Etyn — jest pierwszym członem szeregu homologicznego alkniów.
Wzór sumaryczny: C₂H₂


Użyty w doświadczeniu karbid (CaC₂) to biała, stała substancja krystaliczna. Jeśli jest świeży reakcja zachodzi gwałtowanie. Wydziela się bezbarwny, bezwonny, nierozpuszczalny w wodzie gaz — acetylen C₂H₂

Reakcja można zapisać:
CaC₂ * 2 H₂O -> C₂H₂ + Ca(OH) ₂

Acetylen powoduje odbarwienie wody bromowej lub roztworu manganianu(VII) potasu, podobnie jak etylen. Świadczy to o jego dużej aktywności chemicznej związanej z obecnością potrójnego wiązania między atomami węgla. Zapisać można to:
C₂H₂ + 2 Br₂ -> C₂H₂Br₄

Acetylen spala się kopcących płomieniem. Reakcja spalania acetylenu ma duże znaczenie praktyczne, ponieważ płomień acetylenu ma wysoką temperaturę, około 3000°C. Stosowany jest w palnikach acetylenowo-tlenowych. Ulega procesowi polimeryzacji, więc zastosowanie znalazł także w produkcji tworzyw sztucznych.

Właściwości acetylenu (C₂H₂) — alkin
- gaz
- bezbarwny
- bezwonny
- nierozpuszczalny w wodzie
- lżejszy od powietrza
- d = 1,08 g/dm³
- bardzo aktywny chemicznie
- ulega reakcji spalania: (całkowitego, półspalania, niecałkowitego)
- ulega reakcji przyłączenia np. bromu, chloru, wodoru
- ulega reakcji polimeryzacji

Tworzywa sztuczne

Tworzywa są to organiczne masy plastyczne, substancje wielkocząsteczkowe. Powstają w procesie polimeryzacji węglowodorów nienasyconych. Zastępują metale, drewno, skórę, szkło itp.

Polietylen — jest „tłusty” w dotyku, giętki, topi się w temperaturze 60°C. Czysty polietylen jest przezroczysty, biały, ale łatwo można uzyskać zmianę jego barwy poprzez użycie barwnika.

Polipropylen — powstaje z propylenu (propenu) w reakcji polimeryzacji. Jest lżejszy od polietylenu, ma wyższą temperaturę topnienia i jest bardziej od niego wytrzymały. Stosowany w produkcji wykładzin, pojemników, rur, folii itp.

Polistyren — jest tworzywem twardym i jednocześnie kruchym. Top się w niskiej temperaturze. Wyrabia się z niego styropian oraz zabawki, pojemniki, opakowania, obudowy sprzętu RTV i AGD.

Polichlorek winylu (PCW lub PCV) to tworzywo, które otrzymano już ponad 100 lat temu. Charakteryzuje się dużą odpornością na działanie stężonych kwasów. Znalazł więc zastosowanie w produkcji pudełek do przechowywania związków żrących oraz rur, węzy, prętów.

Nylon są mocnymi, odpornymi polimerami, które dobrze się rozciągają. Główne zastosowanie to produkcja tkanin i dzianin.

Kauczuk syntetyczny — jest głównym składnikiem gumy. Stosuje się go w przemyśle samochodowym, do produkcji węzy, ubrania gumowe, obuwia itp.

Teflon — najbardziej odporny na wysoką temperaturę oraz na działania substancji żrących (kwasów), nie reaguje też z żadnymi rozpuszczalnikami.

Szkło organiczne — polimer o dużej przezroczystości. Łatwo ulega zarysowaniu więc stosuje się do wyrobu nietłukących się szyb, soczewek, reflektorów, artykułów gospodarstwa domowego, urządzeni sanitarnych i sztucznej biżuterii.

Wadą stosowania tworzyw jest fakt, że nie ulegają one biodegradacji, tj. naturalnemu rozkładowi, a podczas spalania ich łącznie ze śmieciami wydzielają się często substancje toksyczne.

Właściwości węglowodorów nienasyconych — alkenów i alkinów
Niektóre właściwości węglowodorów nienasyconych są podobne do właściwości węglowodorów nasyconych, m.in.:
- stan skupienia
- barwa
- zapach
- rozpuszczalność w wodzie.

Alkeny i alkiny nierozpuszczalne są w wodzie. Ich stan skupienia, lotność i temperatury topnienia zmieniają się wraz ze wzrostem długości łańcucha węglowego.

Reaktywność węglowodorów nienasyconych jest inna niż reaktywność alkanów. Różnica wynika w wiązaniach. W węglowodorach nienasyconych jedno z wiązań w wiązaniu podwójnym i dwa wiązania w wiązaniu potrójnym są słabe i pękają. Dzięki temu alkeny i alkiny są aktywne chemicznie i ulegają reakcjom przyłączania pierwiastków takich jak wodór, brom, chlor oraz związków chemicznych, np. chlorowodoru. Reakcję etylenu z wodorem przedstawia równanie:


Alkeny i alkiny — podobnie jak alkany — są łatwopalne. Ulegają reakcjom spalania całkowitego, półspalania i spalania niecałkowitego w zależności od ilości dostarczonego tlenu.
Węglowodory nienasycone spełniają bardzo ważną rolę w przyrodzie. Występują między innymi w olejkach zawartych w skórkach wielu owoców, głównie cytrusowych, np. pomarańcz, cytryn. Chronią owoc przed wysychaniem, gdyż jako nierozpuszczalne w wodzie, tworzą na powierzchni owocu powłokę, która zapobiega wyparowaniu wody.

Podsumowanie tematu
1. Zapisz reakcje spalania całkowitego pentenu,
2. Napisz równanie reakcji przyłączania chloru do propynu,
3. Wymień właściwości etenu,
4. Jak dzielimy węglowodory nienasycone?

Lekcja 2 — Poznajemy — węglowodory nasycone — alkany

Lekcja 4 — Powtórzenie wiadomości