Doymamış Alifatik Hidrokarbonlar (Alkenler) ve Polimerleri80.251.40.59/.../fidanci/Ders_Notlari/OK-Alkenler_ve_Polimerler.pdf · • Polimer zincirler kolayca katlanmaya ve esnekliğe

Doymamış Alifatik Doymamış Alifatik HidrokarbonlarHidrokarbonlar (AlkenlerAlkenler))

ve Polimerlerive Polimerleri

Prof. Dr. Arif ALTINTAŞProf. Dr. Arif ALTINTAŞ

Prof. Dr. Arif Altıntaş Prof. Dr. Arif Altıntaş http://veterinary.ankara.edu.tr/~fidancihttp://veterinary.ankara.edu.tr/~fidanci 22

Doymamış HidrokarbonlarDoymamış Hidrokarbonlar

AlkenlerAlkenler (Olefinler)(Olefinler)

•• Genel formülleri CGenel formülleri CnnHH2n2n olan ve yapılarında en az bir çift bağ olan ve yapılarında en az bir çift bağ bulunduran bileşiklerdir.bulunduran bileşiklerdir.

•• Bu bileşiklere, moleküllerindeki çift bağ içermeleri ve Bu bileşiklere, moleküllerindeki çift bağ içermeleri ve sadece karbon ve hidrojenden oluşmalarından ötürü sadece karbon ve hidrojenden oluşmalarından ötürü doymamış hidrokarbondoymamış hidrokarbon da denir.da denir.

•• Bu tip bileşiklere halojenlerle reaksiyona girdiği zaman yağ Bu tip bileşiklere halojenlerle reaksiyona girdiği zaman yağ görünüşlü ürünler oluşturduğundan, yağ oluşturucu görünüşlü ürünler oluşturduğundan, yağ oluşturucu anlamına gelen anlamına gelen olefinolefin ismi de verilir.ismi de verilir.

•• Çift bağın reaksiyon verme yeteneğinden dolayı Çift bağın reaksiyon verme yeteneğinden dolayı alkenleralkenlerfonksiyonel bir gruptur. fonksiyonel bir gruptur.

•• Molekülde bir tane çift bağ varsa IUPAC sistemine göre son Molekülde bir tane çift bağ varsa IUPAC sistemine göre son eki “eki “enen”dir. İki çift bağ varsa “”dir. İki çift bağ varsa “diendien”, üç tane çift bağ varsa ”, üç tane çift bağ varsa ““trientrien” son ekiyle adlandırılır.” son ekiyle adlandırılır.


AlkenAlkenlleerr

•• GeneGenel olarakl olarak çokçok reareakktitiftirlerftirler. . –– TTipikipik olarak olarak reareaksksiiyyononlarıları hidrojen ve halojen hidrojen ve halojen

eklenmesini kapsareklenmesini kapsar..

•• PolPoliimermerleşmeleşme –– polpoliietetiilenlen, , polpoliiproppropiilenlen•• Çok sayıda çift bağ içerebilirÇok sayıda çift bağ içerebilir

–– KKonjugeonjuge olmuşolmuş -- ππ eleelekktrontronlarınların delodelokkalializzaasysyononuu•• 1,31,3--butadien butadien -- sseentetintetikk kauçukkauçuk üretimiüretimi•• IIzzoprenopren (2(2--metmetiill--1,31,3--butadien)butadien) -- iizzoprenooprenoiiddlerler,, steroidsteroidlerler

CH2=C= CH2CH2=CH CH2 CH2 CH= CH2


AlkenlerAlkenler

• Alkenlerde çift bağ bir adet kuvvetli sigma (σ) bağı ile sigma bağına kıyasla biraz daha zayıf pi (π ) bağından oluşmuştur

• Pi bağının kolayca kırılmasından dolayı, alkanlara kıyasla alkenlerdaha reaktiftirler.

C = C π

σ


6 5 4 3 2 1

CH3 - CH2 - CH2 – CH = CH - CH3

2-Hekzen

1

H3C 2 3 4 5 6

CH-CH=CH-CH2-CH3

H3C

2-Metil-3-hekzen

• Alkanların isimlendirilmesine benzer.

• Tek fark alkanlardaki son ek "an" ekinin alkenlerde "en" ekine dönüşmesidir. – Örneğin, Etan Eten, Prapan

Propen, Butan Buten, ...vb.• Alkenlerin isimlendirilmesinde

dikkat edilecek konulardan birisi de, en uzun karbon zincirinin tespit edilmesinde karbon-karbon çift bağının en küçük numarayı alabileceği yönde numaralandırmaktır

Alkenlerin İsimlendirilmesi

CH2 CH CH2 CH31-buten

CH3 C

CH3

CH CH3

2-metil-2-buten

CH3

3-methylcyclopentene


Ortak AdlarıOrtak Adları

•• Genellikle küçük moleküller için kullanılırGenellikle küçük moleküller için kullanılır•• ÖrneklerÖrnekler::

AlkenAlken Molekül formülüMolekül formülü Özel adıÖzel adı

EtenEten CHCH2 2 = CH= CH22 Etilen Etilen

PropenPropen CHCH3 3 CH=CHCH=CH22 PropilenPropilen

11--butenbuten CHCH3 3 CHCH2 2 CH=CHCH=CH22 αα--butilenbutilen

22--butenbuten CHCH3 3 CH=CHCH=CH CHCH22 ββ--butilenbutilen

Metil Metil propenpropen CHCH3 3 CC CHCH3 3 = CH= CH22 İİzozo--butilenbutilen

CH2CH2ethylene

CH2CHCH3propyleneE

tilen

Propilen

CH2CCH3

CH3

isobutyleneİzobutilen


AlkenAlken köklerikökleri

= CH2

metilen(metiliden)

- CH = CH2vinil

(etenil)

- CH2 - CH = CH2allil

(2-propenil)


Alkenlerin Genel Özellikleri

• Alkenlerin genel çift bağ özelliklerini eten (etilen) üzerinde ele alalım.

• Alkenlerde karbon atomu üç adet sp2 hibritleşmiş ve bir tane de hibritleşmemiş p orbitaline sahiptir.

• İki karbon atomu bağ yapmak üzere birbirlerine yaklaştıkları takdirde, iki çeşit bağ oluşur; sp2 orbitallerinin kafa kafaya örtüşmesinden bir adet "sigma (σ) ve p orbitallerinin yan yana örtüşmelerinden oluşan bir adet "pi (π)" bağı oluşur.

• Çift bağlı karbon atomları ve bunlara bağlı dört atom hepsi bir düzlem içinde bulunurlar.

• Bağ açıları 120° dir.


Alkenlerin Kimyasal Özellikleri

• Alkenler pi bağının nispeten elektronca zenginliğinden dolayı elektron bakımından fakir merkezler (elektrofiller) ile "katılma reaksiyonları" verirler. – Örneğin, HBr‘ün eten molekülüne katılması ile

bromometan elde edilir

2 HBr + H2C = CH2 2 CH3BrBromometan


KKaraarakkteristiteristikk ReaReaksksiiyyononlarlar

CC

C C

C C

Br 2

( HX)HCl

H2 O

( X2 )

C C Br 2( X2 )

H2 O

( X)

C CH

O H

C CBr

Br ( X )

C CHO

Br ( X )

C CH

Cl ( X)

D esc rip tive N am e(s )R e a c t io n

+

+

+

B r o m in ation(h alog enatio n)

H y dr oc hlo rin ation(hy dr o halo ge n a tion )

H y dr ation

+ B r o m o (halo )hy dr inf o rm atio n

Alkenlerin tipik reaksiyonları katılmadır


KKaraarakkteristiteristikk ReaReaksksiiyyononlarlar

CC

C C

CC

BH3

OsO4

H2

C C Hg(OAc) 2H2 O

C CBH2H

C CHO OH

C CHH

C CHO

HgOAc

+

+

+

Hydroboration

Diol formation(oxidation)

Hydrogenation(reduction)

+ Oxymercuration


AlkenAlkenlerinlerin PolPoliimermerlerileri

Polietilen


Bilinen Sentetik Polimerler

Polietilen Vinil klorid Polipropilen

PolistirenPolidikloroetilen (Saran)Politetrafloroetilen (Teflon)


BilineBilinen Sn Seentetintetikk PolPoliimermerlerler

(monomer) (monomer)(polimer) polimer)

PVC


BilineBilinen Sn Seentetintetikk PolPoliimermerlerler


Plastik Nedir ?Plastik Nedir ?

•• Karbonun metal Karbonun metal olmayan elementlerle olmayan elementlerle (H, O, (H, O, ClCl, N) , N) meydana getirdiği meydana getirdiği büyük moleküllü büyük moleküllü organik bileşiklere organik bileşiklere plastikplastik denir.denir.


Plastiğin Diğer Adı Polimer Nedir ?Plastiğin Diğer Adı Polimer Nedir ?

•• Karbonun diğer C veya Karbonun diğer C veya H, O, OH, H, O, OH, ClCl gibi element gibi element veya iyonlarla kovalan veya iyonlarla kovalan bağlarla oluşturduğu bağlarla oluşturduğu molekül zincirlerinin molekül zincirlerinin vanvander der WaalsWaals çekmeleri ile çekmeleri ile bir arada bulunması ile bir arada bulunması ile oluşan malzeme grubuna oluşan malzeme grubuna polimerpolimer denir.denir.


PolPoliimermerlerler

•• PolPoliimermerlerler Monomer denen tekrarlanan küçük moleküllerin kovalan bağlarla oluşturdukları bir Makromolekül setidir.

•• PolimerlerPolimerler büyükbüyük, , uzunuzun--zincir zincir molemoleküllerdir,küllerdir,–– Bitkilerde selülozBitkilerde selüloz, , gıdalarda nişastagıdalarda nişasta, , vücuttavücutta proteinproteinlerler veve DNADNA doğal doğal

polimerlerpolimerlerdirdir..–– Sentetik polimerlerSentetik polimerler de vardır:de vardır:

•• polpoliietetiilenlen veve polpoliiststiirenren, , ttefloneflon veve nnaaylonylon gibigibi..

•• Küçük Küçük alkenlerinalkenlerin reaksiyonundan yapılabilirreaksiyonundan yapılabilir•• AlkenlerAlkenler sahip oldukları çift bağ sayesinde çok reaktiftirlersahip oldukları çift bağ sayesinde çok reaktiftirler

•• n Hn H22C = CHC = CH22 -- (CH (CH –– CH)CH)nn --


PolPoliimerizamerizasysyonon

PolPoliimerizamerizasysyonondada, , küçük tekrarlanan birimlerküçük tekrarlanan birimler((monomer)) uzun zincir polimer oluştururuzun zincir polimer oluşturur. .

chain continues chain continues

Polyethylene

Ethylene monomers

C C C C C C

H H

HH

H

H

H

H

H

H

H

H

++ C C

H H

HH

C C

H H

HH

C C

H H

HH

monomer unit repeatsTekrarlanan monomer birimler

Etilen monomerler

devam eden zincir devam eden zincir

Polietilen (polimer)


Birçok “Birçok “MerMer” Çeşidi Vardır” Çeşidi Vardır


MonomerlerMonomerler ve Polimerlerve Polimerler

Monomer Polimer bölümü Ortak kullanım

Plastik kutular, film, yalıtımmateryalleri

Plastik pipetler ve tüplerBahçe materyalleri, kafesler

Kayak ve yürüyüş giyimleri, Halı, yapay eklemler


MonomerMonomerlerler ve ve PolPoliimermerlerler

Monomer Polimer bölümü Ortak kullanım

Yapışmaz kaplama

Plastik film ve wrap

Plastik kahve bardaklarıve kartonlar, yalıtım


Polimer Molekülünün Polimer Molekülünün Kimyasal OluşumuKimyasal Oluşumu

PolimerizasyonPolimerizasyon

•• Polietilen’de (H) atomları Polietilen’de (H) atomları flourflour(F) atomları ile yer (F) atomları ile yer değiştirmişse, değiştirmişse, polimerizasyonpolimerizasyonsonucu PTFE = sonucu PTFE = TeflonTeflonmeydana gelir.meydana gelir.

•• Polietilen’de (H) atomlarından Polietilen’de (H) atomlarından birisi (birisi (ClCl) ile yer değiştirirse ) ile yer değiştirirse polimerizasyonpolimerizasyon sonucu sonucu PVCPVColuşur.oluşur.

Teflon

PVC

PVC


•• Polietilen’de (H) Polietilen’de (H) atomlarından birisi atomlarından birisi (CH(CH33) ile yer ) ile yer değiştirirse ; değiştirirse ; polimerizasyonpolimerizasyonsonucu sonucu polipropilenpolipropilen(PP) oluşur.(PP) oluşur.

Polipropilen


Polimer Molekülünün YapısıPolimer Molekülünün Yapısı

1.1. Lineer Yapıda Lineer Yapıda PolimerlerPolimerlerZincirleri oluşturan Zincirleri oluşturan atomlar kendi aralarında atomlar kendi aralarında kovalan bağlı, fakat kovalan bağlı, fakat zincirler arasında zincirler arasında vanvan der der WaalsWaals bağları vardır.bağları vardır.

–– Örnek ; PE, Naylon gibiÖrnek ; PE, Naylon gibi


2.2. Dallı Yapıda Dallı Yapıda PolimerlerPolimerler

•• Lineer yapıdaki Lineer yapıdaki polimere göre zincir polimere göre zincir dolgusundaki verimlilik dolgusundaki verimlilik veya yapıdaki zincir veya yapıdaki zincir yoğunluğu azalmıştır.yoğunluğu azalmıştır.


3. Çapraz Bağlı Yapıda 3. Çapraz Bağlı Yapıda PolimerlerPolimerler

•• Bu yapıda zincirler de Bu yapıda zincirler de kovalan bağla birbirlerine kovalan bağla birbirlerine bağlanmışlardır.bağlanmışlardır.

•• Ek atom veya molekül ile Ek atom veya molekül ile zincirler arasında sık sık zincirler arasında sık sık bağlanma olur.bağlanma olur.–– Kauçuk ve lastik bu yapıdadır.Kauçuk ve lastik bu yapıdadır.


4. 4. Network Yapıda Network Yapıda PolimerlerPolimerler

•• Bu 3D (Üç boyutlu) Bu 3D (Üç boyutlu) network yapılar, üç network yapılar, üç fonksiyonlu “MER” fonksiyonlu “MER” lerdenlerdenoluşmuştur.oluşmuştur.


Molekül Zincirleri Arasındaki BağlarMolekül Zincirleri Arasındaki Bağlar

•• Kovalan bağ: Kovalan bağ: –– Lineer moleküllerde ana Lineer moleküllerde ana

elemanlar arasındaki elemanlar arasındaki kimyasal bağ’dır.kimyasal bağ’dır.

–– En güçlü bağ’dır.En güçlü bağ’dır.


Van der Van der WaalsWaals bağbağ

•• Lineer moleküllerde zincirlerin Lineer moleküllerde zincirlerin birbirine uzaklık yakınlıkları birbirine uzaklık yakınlıkları arasındaki çekimdir.arasındaki çekimdir.

•• Bağ/bağımsı güçlerin en zayıfıdır. Bağ/bağımsı güçlerin en zayıfıdır. •• Elektrostatik çekme kuvvetleridir.Elektrostatik çekme kuvvetleridir.

–– Yani molekülün (+) kutbu ile (Yani molekülün (+) kutbu ile (--) ) kutbunun çekim kuvvetidir.kutbunun çekim kuvvetidir.

•• Isıya karşı duyarlı kuvvettir.Isıya karşı duyarlı kuvvettir.

Oksijen

Oksijen

Van der Waals güçleri

Hidrojen bağlarıOksijen


Kovalan Bağ’ın Zincirler Arasındaki İlişkisiKovalan Bağ’ın Zincirler Arasındaki İlişkisi

Dallı Çapraz bağlı


Çapraz bağlanmaÇapraz bağlanma

PolimerPolimer zincirlerizincirleri arasındaarasında oluşanoluşan bağlar bağlar polimerpolimeri i katıkatılaştırırlaştırır..

•• DoğalDoğal kauçukkauçuk kendisi kendisi yumuşaktıryumuşaktır veve kimyasalkimyasalolarakolarak reaktivitereaktivite onu onu çokçok yararlıyararlı birbir malzememalzeme yapyapar ar

•• kauçukkauçuktantan vulkanizasyonvulkanizasyon ile ile ((kükürtkükürtlülü zincirlerzincirlerçaprazçapraz bağ yaparakbağ yaparak) ) yararlıyararlı maddelermaddeler yapılıryapılır..

İzoprenDoğal kauçuk

(sakızlı)

Çapraz bağlı kauçuk(sert elastomer)

S8

Isı


PolPoliimermerlerinlerin ÖzellikleriÖzellikleri• Polimer zincirler kolayca katlanmaya ve esnekliğe meyillidir.• Zincirlerin kristal uyumu sert bir polimer yapar• Germe veya ekstrüzyon bir polimerin kristalinitesini artırabilir• Kristalinite derecesi kimyasal yapısı ve polimer zinciruzunluğu ile belirlenir:

• Düşük yoğunluklu polietilen (LDPE) 104 amu molekül ağırlığında birortalamaya sahiptir (plastik wrap’larda kullanılır)

• Yüksek yoğunluklu polietilen (HDPE) 106 amu molekül ağırlığında birortalamaya sahiptir (süt kartonlarında kullanılır)

• Polytetrafluoroethylene, -[(CF2CF2)n-]-, küçük damar greftlerinde kullanılır.


Yapılarına göre polimerlerYapılarına göre polimerler

•• ‘‘PolimerlerPolimerler’ yapılarına göre; ’ yapılarına göre; HOMOPOLİMER HOMOPOLİMER ve ve KOPOLİMER KOPOLİMER şeklinde incelenir.şeklinde incelenir.


Kopolimer Nedir ?

K


Kopolimer Çeşitleri Ve Molekül Zincir ŞekilleriKopolimer Çeşitleri Ve Molekül Zincir Şekilleri


1. Kondenzasyon polimerlerPolimerler bir küçük molekülün (H2O, HCl, CO2)

uzaklaştırılmasıyla oluşurÖrnekler: Biyolojik Polimerler

ProteinlerDNAKarbonhidratlar

2. Katılma polimerlerMonomer bir çift bağ içerirKatılma reaksiyonla Polimerler oluşur

Sentezlenişlerine göre Polimerler


Kondenzasyon ReaksiyonlarıBir küçük molekülün ayrılmasıyla (su gibi)

iki molekül birleşir

Esterler ve Amidler kondenzasyon reaksiyonları ile oluşur:karboksilik + alkol → ester + su

asit

+ H⎯O⎯R’ → + H2O

karboksilik + amin → amid + suasit

+ → + H2O

CO

R OH

CO

R OH

CO

R OR'

CO

R NHR'N HR

H


Kondenzasyon PolimerlerPolimerler kondenzasyon reaksiyonla oluşur

diasit diol

diasit diamin


Biyolojik Polimerler1. DNA, RNA

Monomerler : nükleotidlerkondenzasyon reaksiyonu ileDNA ve RNA H3PO4 poliesterleridir

2. ProteinlerMonomer : amino asitlerkondenzasyon reaksiyonu ileProteinler poliamidlerdir.

Amino asit monomerler

Protein amid bağı (ya da peptid bağı)

Monomer(nükleotid)

DNA (polimer)


Katılma Katılma PPolimerlerolimerler

Etilen Poli(etilen)

Teflon

Poli(stiren)Stiren

TFE katalizör

katalizör

katalizör


Katılma polimerler

Katılma PolimerlerMonomer Adı Formülü Polimer Formülü Ortak Adı


200 °C200 °C2000 2000 atmatm

OO22peroperoksksiitlertler

polpoliietetiilenlen

HH22CC CHCH22

CHCH22 CHCH22 CHCH22 CHCH22 CHCH22 CHCH22 CHCH22

Etilenin serbest radikal katılma Polimerizasyonu


Benzer şekildeBenzer şekilde......

• H2C=CHCl polivinil klorid

• H2C=CHC6H5 polistiren

• F2C=CF2 Teflon


polpoliiproppropiilenlen

HH22CC CHCHCHCH33

CHCH CHCH CHCHCHCHCHCHCHCH CHCH

CHCH33 CHCH33 CHCH33 CHCH33 CHCH33 CHCH33 CHCH33

Propen’in serbest-radikal Polimerizasyonu


Bir katılma Bir katılma PolPoliimermer : : PolPolii((vinviniilallalkkolol))

C=CH

H

H

OHvinil alkol

katalistısı

CHCH

OH

2( )x

CH

OH

CH2

poli(vinil alkol)

linear zincir polimerx = 10 - 103 4

Çapraz bağ: boraks (B O )742-

Sonuç materyal viskoelastik’tir


Bilinen Polimerler ve Biyomateryaller

Material: su yumuşatma içinZeolitler

Na+ iyonları aluminosilikatiçinde Ca2+ ile değişken şekilde kolayca yuvalanır

Material: kurşun geçirmez yelek için Kevlar

polimer zincirleri arasında hidrojen bağları kuvvetli bir malzeme üretir

Seramikler (inorganik, metalik olmayan katılar)

Sodyum Zeolit A

Kevlar


Bilinen Bilinen MaterMateryyalallerler

Materyal: trafik ışıklarında ışık yayan diyot

. Bir diyot yalnızca bir yönde akım geçişini sağlayan bir yarıiletken cihazdır.

LED’ler (Light-emitting diode) diod’dur

LED "Işık Yayan Diyot, yarı-iletken, ışık yayan bir elektronik devre

LED kimyasal fotonun dalga boyunu (renk) belirler

Yarıiletkenler

http://tr.wikipedia.org/wiki/Diyot

http://tr.wikipedia.org/wiki/Elektronik

Documents

Doymamış Alifatik Hidrokarbonlar (Alkenler) ve Polimerleri80.251.40.59/.../fidanci/Ders_Notlari/OK-Alkenler_ve_Polimerler.pdf · • Polimer zincirler kolayca katlanmaya ve esnekliğe