AYT KİMYA · ÜNİTE 26 · ALKENLER VE ALKİNLER

• • Yapısında en az bir tane ikili bağ bulunduran hidrokarbonların genel formülü CₙH₂ₙ’dir.
• • En az bir tane π (pi) bağı içerir.
• • Doymamış hidrokarbonlardır.
• • En basit üyesi C₂H₄ (eten, etilen)’dir.
• • VSEPR gösterimi AX₃’tür, karbon atomları sp² hibritleşmesi yaptığından düzlem üçgen geometriye sahiptir (bağ açısı 120°).
• • Apolar yapıda olduklarından suda çözünmez.
• • Karbon sayıları arttıkça London kuvvetleri artacağından kaynama noktaları yükselir.
• • Yapılarındaki ikili bağ alkenlere reaktif özellik kazandırır. Katılma ve polimerleşme tepkimesi verir.
• • Homolog seri oluşturur. Düz zincirli veya dallanmış olabilir.
• • İki tane çift bağ içeren alkadienlerin genel formülü CₙH₂ₙ₋₂’dir. Bunlar alkinlerle izomerdir.

İkili bağ “en az bir π bağı” diye tanımlanır. Bir ikili bağın 1 sigma + 1 pi bağından oluştuğu 23. ünitede kurulmuştu; sayfada bu ayrıştırma kullanılıyor.

Kaydırak karbon sayısını 2’den 8’e taşıyor. Canvas zinciri gerçekten uzatıyor, ikili bağı çift çizgiyle çiziyor ve her karbonun üstündeki hidrojen sayısını tek tek sayarak formülü canlı yazıyor: C₂H₄ → C₃H₆ → C₄H₈… Sağdaki çubuk kaynama noktası eğilimini gösteriyor — karbon sayısı arttıkça çubuk uzuyor, altında “London kuvvetleri arttı” yazıyor. Kutucuğu işaretlersen aynı zincirin alkan hâli soluk renkte üstüne biniyor: aynı karbon sayısında alkende iki hidrojen eksik olduğu tek bakışta görünüyor. Çubuk şematiktir; sayısal kaynama noktası değil, yalnız yön gösterilir.

Alkenlerin bir hidrojen eksik şekline “alkenil” denir.

• • IUPAC kurallarına göre üzerinde çift bağı taşıyan en uzun karbon zinciri seçilir. Çift bağın yakın olduğu uçtan başlanarak numaralandırılır.
• • Bağlı grupların yeri ve adı okunduktan sonra ikili bağı taşıyan karbonlardan küçük olanın numarası yazılıp en uzun karbon zincirine karşılık gelen alkanın adının sonundaki -an eki kaldırılıp -en veya -ilen eki getirilir.

Örnek: 2-Bromo-3-metil-2-büten.

Dört molekül var; her biri için adlandırma üç adımda ilerliyor. 1. adım en uzun zinciri seçiyor. 2. adımda numaralandırma iki yönden birden deneniyor: soldan sayınca çift bağ hangi numaraya, sağdan sayınca hangi numaraya düşüyor — küçük olan yeşile, büyük olan kırmızıya dönüyor ve “çift bağın yakın olduğu uçtan başlanır” kuralı gözle görülüyor. 3. adım bağlı grupları alfabetik sırayla okuyup adı kuruyor. Aynı molekülü yanlış yönden numaralandırdığında adın nasıl değiştiğini de yazıyor (1-büten ↔ yanlış yönden 3-büten).

• • Alkenlerde çift bağın yerinin değiştiği izomerler vardır (CH₂=CH–CH₂–CH₃ 1-büten, CH₃–CH=CH–CH₃ 2-büten).
• • Üç karbonludan itibaren alkenler, siklo alkanlarla izomerdir (propen ↔ siklopropan).
• • Atomların bağlanma şekilleri aynı, uzayda yöneliş şekilleri farklı olan izomerlere “stereoizomerler” denir. Geometrik izomeri bir çeşit stereoizomerliktir.
• • Geometrik izomeri, cis-trans izomerliğidir. Bu izomeri alkenlerde görülür. İkili bağ, bileşiğin bağ eksenleri etrafında dönmesini engeller.
• • Alkenlerde ikili bağın karbonlarına bağlı gruplar; düzlemin aynı tarafında ise cis, farklı tarafında ise trans olarak adlandırılır.
• • Alken molekülünde çift bağ taşıyan karbon atomlarından birine aynı iki grup bağlı ise cis-trans izomeri gözlenmez.

DİKKAT: Trans izomerler cis izomerlere göre daha kararlıdır.

Soldaki ve sağdaki karbona bağlı grupları tek tek sen seçiyorsun. Canvas ikili bağı yatay çizip dört grubu yerine oturtuyor ve bağ ekseni etrafında döndürme denemesi yapıyor: ok döner, moleküle çarpar ve kırmızı bir kilit çıkar — “ikili bağ dönmeyi engeller”. Sonra karar veriliyor: aynı gruplar düzlemin aynı tarafındaysa CIS, farklı tarafındaysa TRANS rozeti basılıyor. Bir karbona aynı iki grup bağladığında (örneğin sol karbona iki kez Cl) canvas dönmeyi bırakıp “CIS-TRANS İZOMERİ YOK” yazıyor — çünkü molekül kendi kendinin aynısı oluyor. Kutucuk 1,2-dikloro eteni yüklüyor: cis polar, KN = 60 °C; trans apolar, KN = 47 °C.

Sayılar bellidir (cis 60 °C, trans 47 °C) ama sebebi ayrıca yazılmaz. Cis yapıda iki klor aynı tarafta olduğu için bağ kutupluluklarının vektörel toplamı sıfırlanmıyor, molekül polar oluyor ve moleküller arasında dipol-dipol çekimi kuruluyor. Trans yapıda iki klor karşılıklı olduğundan kutupluluklar birbirini götürüyor, molekül apolar kalıyor ve yalnız London çekimi bulunuyor. Daha kuvvetli çekim = daha yüksek kaynama noktası. Trans’ın daha kararlı olmasının sebebi de aynı geometriden: gruplar birbirinden uzakta, birbirini daha az itiyorlar.

CₙH₂ₙ + (3n/2) O₂ → n CO₂ + n H₂O

Ders kitabının yanma denklemi dökümde (CH n On CO nH Oı sınn 22 22 3 2) çökmüş durumda. Denklem, alkenin genel formülü CₙH₂ₙ üzerinden yeniden kuruldu: n karbon n CO₂, 2n hidrojen n H₂O verir, oksijen denkliği de (3n/2) O₂ getirir. Ünite 25’teki alkan yanma denkleminin ((3n+1)/2 O₂) aynı mantığıdır.

a. Apolar reaktiflerin katılması: Çift bağ karbonlarına katılır ve bağ sayısı teke iner.

• H₂C=CH₂ + H₂ → CH₃–CH₃   etilen → etan (H₂ katılması ile alkan oluşur)
• H₂C=CH₂ + Br₂ → CH₂Br–CH₂Br   1,2-dibromo etan; bromun kızıl kahve rengi kaybolur

b. Polar reaktiflerin katılması: Katılma Markovnikov Kuralı’na göre yapılır. Polar reaktifin pozitif (+) ucu asimetrik alkende çift bağı taşıyan karbonlardan hidrojence zengin olana bağlanır. Negatif (–) grup hidrojence fakir karbona bağlanıp bağ sayısı teke iner. Alken simetrik ise kurala gerek kalmaz.

• H₂C=CH₂ + HCl → H₃C–CH₂Cl   simetrik alken
• CH₃–CH=CH₂ + HCl → CH₃–CHCl–CH₃   asimetrik alken · Markovnikov ürünü
• H₂C=CH₂ + HOH → H₃C–CH₂OH   alkenlere su katılarak alkoller elde edilir

Ders kitabında bu ürünün etiketi “Malkovnikov katılma ürünü” diye dizilmiş; doğrusu Markovnikov’dur ve sayfada böyle yazılmıştır.

Üstte alkeni (simetrik eten ya da asimetrik propen), altta katılacak maddeyi (H₂ · Br₂ · HCl · H₂O) seçiyorsun. Canvas önce iki karbondaki hidrojenleri sayıp ekrana yazıyor, sonra pi bağını görünür biçimde koparıyor (çift çizginin ikincisi silinip iki uca yeni bağ çiziliyor) ve ürünü kuruyor. Asimetrik alkende hidrojence zengin karbon yeşil, fakir karbon turuncu boyanıyor; polar reaktifin (+) ucu yeşile, (–) ucu turuncuya ok çizerek gidiyor. Eten seçtiğinde iki karbonda da hidrojen sayısı eşit olduğu için kutu “SİMETRİK — kurala gerek yok” diyor. Br₂ seçildiğinde ayrıca sağdaki kap kızıl kahveden renksize dönüyor: laboratuvarda alkeni tanıma testi bu.

Çift bağın uygun koşullarda katalizör yardımıyla açılarak çok sayıda alkenin birbirine bağlanmasına polimerleşme, oluşan ürüne de polimer denir. n[H₂C=CH₂] → polietilen (PE). PVC ve Teflon da polimerleşme ürünüdür.

Kaydırak n değerini 1’den 8’e çekiyor. Solda o kadar sayıda ayrı etilen molekülü duruyor, her birinde çift çizgi görünüyor. Kaydırağı sağa aldıkça moleküller sıraya diziliyor, çift bağların ikinci çizgisi tek tek siliniyor ve boşta kalan uçlar komşusuna bağlanarak tek uzun zincir oluyor. Üstteki sayaç “açılan pi bağı: n” diye sayıyor. Düğmeler monomeri değiştiriyor: etilen → polietilen (PE), vinil klorür → PVC (her ikinci karbonda Cl asılı kalıyor), tetrafloro etilen → PTFE (teflon) (dört flor birden zincire asılıyor). Zincirin sonuna parantez ve n indisi çiziliyor, yani polimerin gösterimi de öğreniliyor.

• • Yapısında en az bir tane üçlü bağ bulunduran hidrokarbonlardır.
• • Yapısında birden fazla üçlü bağ bulunduran alkinlere polialkin denir.
• • Genel formülleri CₙH₂ₙ₋₂’dir. En az iki tane π (pi) bağı içerir.
• • Grubun ilk üyesi iki karbonludur.
• • Asetilen VSEPR gösterimi AX₂’dir. Karbon atomları sp hibritleşmesi yapmıştır (bağ açısı 180°, doğrusal).
• • Asetilenden bir hidrojen eksik yapı etinil (–C≡CH) olarak adlandırılır.
• • Homolog seri oluşturur. Apolar yapıda olduklarından suda çözünmez. Karbon sayısı arttıkça kaynama noktaları da artar.
• • R–C≡C–H ile asetilen, uç alkindir. Bu yapıda üçlü bağın hidrojenleri asidik özellik gösterir. R–C≡C–R iç alkindir.

Üçlü bağın 1 sigma + 2 pi bağından oluştuğu “en az iki π bağı içerir” ifadesinden ve 23. ünitedeki orbital örtüşme kuralından çıkar; sayfada bu ayrıştırma kullanılıyor.

Üç düğme aynı iki karbonu üç farklı bağ sayısıyla çiziyor. Canvas her seferinde gerçek açıyı ölçüp yay çiziyor: tekli bağda 109,5° (sp³, dört yüzlü), ikili bağda 120° (sp², düzlem üçgen, VSEPR AX₃), üçlü bağda 180° (sp, doğrusal, VSEPR AX₂). Altındaki üç satır aynı anda güncelleniyor — hibritleşme · VSEPR gösterimi · geometri — ve sağdaki iki çubuk sigma sayısı ile pi sayısını ayrı ayrı sayıyor: tekli bağda 1σ + 0π, ikilide 1σ + 1π, üçlüde 1σ + 2π. Molekülün kendisi de değişiyor: etan bükülü, eten düzlemsel, etin (asetilen) dört atomu da tek doğru üzerinde.

• • IUPAC’a göre en uzun karbon zinciri seçilip üçlü bağın yakın olduğu uçtan başlanarak numaralandırılır. Bağlı gruplar okunduktan sonra en uzun zincire karşılık gelen alkanın -an eki yerine -in eki getirilir. Örnek: 5,5-Dimetil-2-hekzin.
• • Alkinlerin özel adlandırması asetilene göre yapılır: Alkil + alkil + asetilen (CH₃–C≡C–C₂H₅ etil metil asetilen, CH₃–C≡C–CH₃ dimetil asetilen).
• • Aynı karbonlu alkinler, dienler ve siklo alkenler izomerlerdir. C₄H₆ için: dimetil asetilen, 1,3-bütadien, siklobüten.

Bu üçlü C₄H₆ örneğiyle verilir ve ayrıca sikloalkanların alkenlerle (C₄H₈), sikloalkenlerin alkinler ve dienlerle (C₄H₆) izomer olduğunu yazıyor.

İki kapalı formül var: C₄H₈ ve C₄H₆. Birini seçtiğinde canvas o formülü paylaşan bütün yapıları yan yana çiziyor — C₄H₈ için 1-büten, 2-büten ve siklobütan; C₄H₆ için 1-bütin (uç alkin), 2-bütin (iç alkin), 1,3-bütadien ve siklobüten. Üstte formül sabit duruyor, altta her yapının ailesi etiketle yazılıyor. Kaydırakla yapılar arasında gezerken karbon ve hidrojen sayısı sayaçları hiç değişmiyor; değişen tek şey atomların birbirine nasıl bağlandığı. İzomerliğin tanımı böyle görünür oluyor. Seçilen yapıda halka varsa “halkalı — bir halka iki hidrojen götürür” notu çıkıyor.

• • Alkinlerin ilk üyesidir. Oda şartlarında gaz hâlindedir.
• • Çabuk alev alıp yüksek derecede ısı verdiğinden metallerin kaynak işlerinde kullanılır.

DİKKAT: Kararsız ve patlayıcı olduğundan yüksek basınçta sıvılaştırılmamalıdır.

1. H₂ katılması: C₂H₂ + H₂ —Pd→ eten; C₂H₂ + 2H₂ —Pt→ etan.
2. Halojen katılması: HC≡CH + Br₂ → CHBr=CHBr (kızıl kahve → renksiz); HC≡CH + 2Br₂ → CHBr₂–CHBr₂.
3. Halojen asidi katılması: Markovnikov Kuralı geçerlidir. C₂H₂ + HCl → H₂C=CHCl (vinil klorür).
4. Su katılması: C₂H₂ + H₂O → [enol, kararsız] → asetaldehit (kararlı). 3 ve daha fazla karbonlu alkinlere su katılırsa keton elde edilir.
5. Polimerleşme: 3(HC≡CH) —600 °C→ benzen; C₂H₂ + HCl → CH₂=CHCl, n[CH₂=CHCl] → PVC.
6. Yer değiştirme: Asetilen, Tollens ve Fehling ayıraçları ile darbelere dayanıksız, patlayıcı metal asetilenür tuzlarını oluşturur. Tollens ile beyaz çökelek, Fehling ile kırmızı çökelek.

Ders kitabında su katılması ürününün etiketi “Enol (Karasız)” diye dizilmiş; doğrusu kararsızdır. Aynı sayfadaki DİKKAT kutusunda da “alkillerin katılma tepkimeleri” yazıyor; cümlenin kendisi alkinleri karşılaştırdığı için sayfada alkinlerin yazılmıştır.

DİKKAT: Üçlü bağ, ikili bağdan daha kararlı olduğundan alkinlerin katılma tepkimeleri alkenlere göre daha yavaştır.

HATIRLAYALIM: ASETİLEN üçlü bağ içerir. PROPİLEN üçlü bağ içermez (propilen = propen, bir alkendir).

Altı tepkime düğmeyle geziliyor; canvas her birinde girenleri solda, ürünleri sağda çizip aradaki oka katalizörü ve koşulu yazıyor. En öğretici ikisi şunlar: H₂ katılmasında katalizörü değiştirdiğinde ürün değişiyor — Pd ile 1 mol H₂ katılıp üçlü bağ ikiliye iniyor ve eten çıkıyor, Pt ile 2 mol H₂ katılıp bağ teke iniyor ve etan çıkıyor; canvas bağ çizgilerini bu sırayla siliyor. Yer değiştirmede ise iki deney tüpü yan yana duruyor: Tollens tüpünde beyaz, Fehling tüpünde kırmızı çökelek dibe iniyor ve altta “patlayıcı metal asetilenür tuzu” uyarısı beliriyor. Halojen katılmasında sağdaki kap kızıl kahveden renksize dönüyor, 2 mol brom seçilirse renk iki kademede kayboluyor.

İkisi de alkindir, ikisinin de genel formülü CₙH₂ₙ₋₂’dir, ikisi de aynı katılma tepkimelerini verir. Ayıran tek şey üçlü bağın ucunda hidrojen olup olmadığı: R–C≡C–H uç alkindir ve bu hidrojenler asidik özellik gösterir, bu yüzden Tollens ve Fehling ile çökelek verir. R–C≡C–R iç alkindir; üçlü bağın ucunda hidrojen olmadığı için o tepkimeyi vermez. Sınav sorusunda “Tollens ile beyaz çökelek verdi” denmişse molekülün ucunda üçlü bağ vardır.

• • Propilen alken, asetilen alkindir. Hatırlatma: asetilen üçlü bağ içerir, propilen içermez. Ad benzerliği aldatmasın.
• • Katılma hızı ters yönde. Üçlü bağ ikili bağdan daha kararlı olduğu için alkinlerin katılma tepkimeleri alkenlere göre daha yavaştır. “Daha çok pi bağı = daha hızlı” değil.
• • CₙH₂ₙ₋₂ iki aileye birden ait. Hem alkinlerin hem alkadienlerin genel formülü; ayrıca aynı formülü sikloalkenler de paylaşır.
• • Markovnikov yalnız asimetrik alkende gerekir. Alken simetrikse iki karbon da aynı olduğu için ürün tektir, kurala gerek kalmaz.