Dr Jolanta 

Dr Jolanta 

Piekut

Piekut

Typy reakcji

Typy reakcji

Właściwości węglowodorów

Właściwości węglowodorów

 

 

Typy reakcji związków organicznych

Typy reakcji związków organicznych

W chemii związków organicznych wyróżnia się trzy 
zasadnicze typy reakcji chemicznych:

reakcje podstawienia, substytucji - oznaczone 

symbolem S

R-X + Y ---> R-Y + X

reakcje przyłączenia, addycji - oznaczone symbolem A 

A + B ---> C

reakcje eliminacji - oznaczone symbolem E. 

A ---> B + C

reakcje przegrupowania 

A ---> B

 

 

Mechanizmy reakcji związków organicznych

Mechanizmy reakcji związków organicznych

Każdy z wymienionych wyżej typów reakcji, może zajść 
według:
•mechanizmu jonowego 
•mechanizmu wolnorodnikowego.
Według jakiego mechanizmu będzie zachodziła reakcja 
chemiczna, będzie zależało od środowiska w jakim 
przebiega reakcja chemiczna.
Jeżeli wyobrazimy sobie cząsteczkę o ogólnym wzorze 
A:B, 
gdzie (:) - przedstawia parę elektronową wiążącą 
składniki A i B.
to właśnie ta para elektronowa może ulec:



 

 

rozparowaniu

rozparowaniu

, wówczas każdy ze składników zatrzyma 

jeden niesparowany elektron, czyli utworzy wolny rodnik 

 

 

 

przesunięciu

przesunięciu

 do jednego ze składników ( do składnika 

bardziej elektroujemnego, a tym samym posiadającego 
większe powinowactwo do elektronów).
W przypadku, gdy B jest bardziej elektroujemny to B staje się 
jonem ujemnym; jeżeli A jest bardziej elektrododatnie to A 
staje się jonem dodatnim 

Dla związków 
organicznych 
rozparowanie oraz 
przesuniecie pary 
elektronowej spowoduje 
powstanie :
•karbokationu 
•karboanionu 
•rodnika

 

 

Najczęściej rodniki

rodniki

 powstają w wyniku reakcji oderwania atomu 

wodoru od cząsteczki związku organicznego. Jeżeli następuje 
oderwanie pierwszorzędowego atomu wodoru, to powstanie 
pierwszorzędowy rodnik, oderwanie drugorzędowego atomu wodoru 
powoduje utworzenie rodnika drugorzędowego itd. Otóż zauważono, 
że względna łatwość odrywania się atomu wodoru, przedstawia się 
następująco.

3

o

 > 2

o

 > 1

o

 > CH

3

*

I odpowiednio, trwałość wolnych rodników jest następująca

3

o

 > 2

o

 > 1

o

 > CH

3

*

Z tego wynika, że im trwalszy jest wolny rodnik, tym łatwiej 

im trwalszy jest wolny rodnik, tym łatwiej 

się tworzy

się tworzy

. Takie uogólnienie jest szczególnie użyteczne, ponieważ 

trwałość rodników decyduje o orientacji i reaktywności podczas 
wielu reakcji, w których powstają wolne rodniki.

 

 

Karbokationem

Karbokationem

 jest grupa atomów zawierających atom węgla 

jedynie z sześcioma elektronami. Podobnie jak w wolnych rodnikach, 
rozróżnia się karbokationy:

• pierwszorzędowe 

• drugorzędowe 

• trzeciorzędowe

 

 

Karbokation, podobnie jak wolny rodnik, jest reaktywną cząsteczką. 
Jest to wynikiem deficytu elektronów i tendencją atomu węgla do 
uzupełnienia oktetu elektronowego. 
O trwałości karbokationów decydują czynniki sprzyjające rozproszeniu 
dodatniego ładunku w atomie węgla, w którym występuje deficyt 
elektronów. Tym czynnnikiem jest rodzaj podstawnika (Z) przyłączony 
do tego atomu węgla, który może oddawać lub przyciągać elektrony.

Z---->C

+

    - Z oddaje elektrony (obserwujemy stabilizację kationu)

Z<----C

+

    - Z przyjmuje elektrony (obserwujemy destabilizację 

kationu)

Podstawnik oddający elektrony przyczynia się do zmniejszenia 
dodatniego ładunku węgla z deficytem elektronów, przez co sam 
staje się w pewnym stopniu dodatni. To rozproszenie ładunku 
stabilizuje karbokation.
Podstawnik przyciągający elektrony przyczynia się do zwiększenia 
dodatniego ładunku atomu węgla z niedoborem elektronów i w ten 
sposób powoduje zmniejszenie trwałości karbokationu

.

 

 

Im większa liczba grup alkilowych, tym karbokation jest 

Im większa liczba grup alkilowych, tym karbokation jest 

trwalszy, oddawanie elektronów przez te grupy powoduje 

trwalszy, oddawanie elektronów przez te grupy powoduje 

rozproszenie ładunku i stabilizację jonu.

rozproszenie ładunku i stabilizację jonu.

Alkany w których występują tylko wiązania C-C i C-H, ulegają 
rozpadowi wolnorodnikowemu. Szczególnie dotyczy to 
wiązania C-H.

CH

4

 + Cl

2

 --> CH

3

Cl + HCl

Alkeny i alkiny ze względu na obecność wiązań wielokrotnych 
dają przede wszystkim reakcje przyłączenia i to zarówno 
według mechanizmu jonowego, jak i wolnorodnikowego o 
czym decydują warunki reakcji.

H

2

C=CH

2

 + HCl --> H

3

C-CH

2

-Cl         chlorek etylu

 

 

Reakcje substytucji, addycji i eliminacji

Reakcje substytucji, addycji i eliminacji

Mając na uwadze rodzaj i sposób zachodzenia zmian w budowie 
cząsteczek substratów, reakcje związków organicznych można 
sklasyfikować jako reakcje:

S

R

 - substytucji rodnikowej 

A

R

 - addycji rodnikowej 

E

R

 - raczej nie ma eliminacji rodnikowej

względnie jako

S

J

 - substytucji jonowej 

A

J

 - addycji jonowej 

E

J

 - eliminacji jonowej

 

 

Reakcje substytucji

Reakcje substytucji

Substytucja rodnikowa (S

R 

), to reakcja przebiegająca z udziałem wolnych 

rodników, które powstają stale w wyniku reakcji łańcuchowej.
Substytucja jonowa, może przebiegać jako reakcja elektrofilowa S

E

 lub jako 

reakcja nukleofilowa S

N

.

Substytucja elektrofilowa S

E

: jest to substytucja, w której cząsteczka 

elektrofilowa łączy się ze związekiem nukleofilowym. Takimi substancjami 
elektrofilowymi są cząsteczki albo jony odznaczające się niedoborem 
elektronów (H

+

, AlCl

3

, biegun dodatni wiązań atomowych spolaryzowanych).

Substytucja nukleofilowa S

N

, jest to reakcja substytucji, która zachodzi w 

wyniku łączenia się czynnika nukleofilowego z elektronowym centrum 
związku chemicznego. Czynnikami nukleofilowymi są cząsteczki lub jony 

odznaczające się nadmiarem elektronów (OH

-

,Cl

-

, cząsteczki z wolnymi 

parami elektronów (NH

3

), cząsteczki z niepolarnym wiązaniem π (eten, 

benzen). Sama reakcja może przebiegać według kinetyki pierwszego lub 
drugiego rzędu. Odpowiednio wtedy dla reakcji pierwszego rzędu (szybkość 
reakcji zależy tylko od stężenia jednego substratu), mechanizm reakcji 
określa się symbolem S

N1 

i odpowiednio dla reakcji drugiego rzędu (szybkość 

reakcji zależy od stężenia dwóch substratów) mechanizm reakcji określa się 
symbolem S

N2

.

 

 

Schemat prostej reakcji substytucji etanu chlorem, zachodzącej wg 

ogólnego schematu:

C

2

H

6

 + Cl

2

 → C

2

H

5

Cl + HCl 

Rodzaje substytucji w chemii organicznej w oparciu o ich mechanizmy 
reakcji dzieli się na:
substytucja elektrofilowa – jednocząsteczkowa (S

E1

) i dwucząsteczkowa 

(S

E2

) 

substytucja nukleofilowa – jednocząsteczkowa (S

N1

) i dwucząsteczkowa 

(S

N2

) 

substytucja wolnorodnikowa (S

R

) 

Schemat prostej reakcji substytucji

 

 

Substytucja elektrofilowa S

E

 

  

 

                                         

Substytucja nukleofilowa S

N

 

  

 

         

                                   

Substytucja rodnikowa S

R

  

 

         

                           

 

 

Addycja (przyłączanie) - rodzaj reakcji chemicznej, polegającej na 

przyłączeniu jednej cząsteczki do drugiej w wyniku czego powstaje 

tylko jeden produkt, bez żadnych produktów ubocznych. W chemii 

organicznej addycja przebiega zwykle z rozerwaniem wiązania 

wielokrotnego węgiel-węgiel lub węgiel-heteroatom. 

H          H                                  H    H

   \       /                                      |      |

    C=C        +   Cl-Cl      H— C – C —H  

   /       \                                      |      |

H         H                                   Cl   Cl

   eten               chlor         1,2-
dichloroetan 

 

 

Reakcje addycji

Reakcje addycji

Addycja rodnikowa A

R

 - jest to reakcja przyłączenia 

przebiegająca w postaci łańcuchowej z udziałem wolnych rodników.
Addycja jonowa, podobnie jak substytucja jonowa może 
przebiegać jako reakcja elektrofilowa A

E

 lub jako reakcja 

nukleofilowa A

N

Addycja elektrofilowa A

E

 - jest to reakcja przyłączenia, która 

przebiega w wyniku łączenia się czynnika elektrofilowego z 
cząsteczką nukleofilową.
Addycja nukleofilowa A

N

 - jest to reakcja przyłączania, która 

przebiega w wyniku łączenia się czynnika nuklefilowego z  
elektronowym centrum związku chemicznego.

 

 

•Addycja elektrofilowa A

E

                                          

•Addycja nukleofilowa A

N

 

                                             

•Addycja rodnikowa A

R

 

      

                                    

 

 

Reakcja eliminacji

Reakcja eliminacji

Jest to reakcja chemiczna, w której od jednej cząsteczki 

substratu oddzielają się dwa atomy albo grupy atomów i nie są 

zastępowane innymi. Otrzymane produkty zwierają wiązania 

wielokrotne. Przykładami reakcji eliminacji są reakcje 

odwodornienia i odwodnienia. 

Reakcje eliminacji mogą przebiegać zgodnie z kinetyką 

pierwszego rzędu E

1

 lub z kinetyką drugiego rzędu E

2

 

 

 

•Eliminacja elektrofilowa E

E

  

 

                                                   

•Eliminacja nukeofilowa E

N

  

 

                                                   

•Eliminacja rodnikowa E

R

  

 

                                                

 

 

Reakcjom wolnorodnikowym sprzyjają następujące 

Reakcjom wolnorodnikowym sprzyjają następujące 

warunki:

warunki:

środowisko niepolarne 
wysoka temperatura 
obecność substancji łatwo ulegajacych rozpadowi na wolne 
rodniki,
   np. nadtlenki R-O-OR-, 2R-O. 
światło

Natomiast reakcje jonowe mają przede wszystkim 

Natomiast reakcje jonowe mają przede wszystkim 

miejsce w następujących warunkach:

miejsce w następujących warunkach:

środowisko polarne 
niska temperatura 
obecność substancji (katalizatorów) ułatwiających rozpad jonowy,   
 
    powiększających polarność środowiska, najczęściej stosuje się 
kwasy  
    Lewisa, np. AlCl

3

, BF

3

, FeCl

3

 

 

Grupa funkcyjna

Wzór

Charakterystyczne reakcje

Alkany

C-C, C-H

Substytucji (z H, zwykle z Cl i 

Br)

Alkeny

C=C-C-H

Addycji

Substytucji (z H)

Alkiny

CC-H

Addycji 

Substytucji (z H)

Chlorki alkilowe

H-C-C-X

Substytucji (z X)

Eliminacji (z HX)

Alkohole

H

-C-C-O-

H

Substytucji (z 

H

); Substytucji (z 

OH)

Eliminacji (z 

H

O

H

)

Etery

()C-O-R

Substytucji (z OR); Substytucji 

(z H)

Aminy

C-NRH

Substytucji (z H);

Addycji (na N)

Benzen

C

6

H

6

Substytucja (z H)

Aldehydy

Addycji

Substytucji (z H i H)

Ketony

Addycji

Substytucji (z H)

Kwasy karboksylowe

Substytucji (z H); Substytucji (z 

OH)

Substytucji (z H); Addycji (na 
C=O)

 

 

 

 

 

 

Alkany są grupą węglowodorów noszących nazwę 

węglowdorów nasyconych

węglowdorów nasyconych

 

lub węglowdorów parafinowych (parafin).

Symbol alkanów - RH (R - grupa alkilowa).

Wzór ogólny - C

Wzór ogólny - C

n

n

H

H

2n+2

2n+2

.

Hybrydyzacja atomów węgla - sp

3

.

Podstawowe wiązanie - σ

 

 

n=

wzór cząsteczkowy

wzór 
konstytucyjny

nazwa

1

CH

4

CH

4

metan

2

C

2

H

6

CH

3

CH

3

etan

3

C

3

H

8

 

CH

3

CH

2

CH

3

propan

4

C

4

H

10

CH

3

CH

2

CH

2

CH

3

butban

5

C

5

H

12

CH

3

(CH

2

)

3

CH

3

pentan

6

C

6

H

14

CH

3

(CH

2

)

4

CH

3

heksan

7

C

7

H

16

CH

3

(CH

2

)

5

CH

3

heptan

8

C

8

H

18

CH

3

(CH

2

)

6

CH

3

oktan

9

C

9

H

20

CH

3

(CH

2

)

7

CH

3

nonan

10

C

10

H

22

CH

3

(CH

2

)

8

CH

3

dekan

11

C

11

H

24

 

CH

3

(CH

2

)

9

CH

3

undekan

12

C

12

H

26

CH

3

(CH

2

)

10

CH

3

dodekan

13

C

13

H

28

CH

3

(CH

2

)

11

CH

3

tridekan

20

C

20

H

42

CH

3

(CH

2

)

18

CH

3

ejkozan

30

C

30

H

62

CH

3

(CH

2

)

28

CH

3

triakontan

 

 

W przypadku węglowodorów o budowie rozgałęzionej przyjmuje się 
następujące reguły nazewnictwa systematycznego:
jako strukturę podstawową wybiera się najdłuższy łańcuch 
atomy węgla w łańcuchu podstawowym numeruje się tak, aby atom 
węgla, przy którym znajduje się podstawnik, oznaczony był możliwie 
najmniejszą liczbą; jeżeli kilka łańcuchów ma jednakową długość, to 
za podstawę przyjmuje się łańcuch o największej liczbie 
podstawników 
jeżeli takie same grupy alkilowe występują w cząsteczce kilka razy 
jako łańcuchy boczne, to liczbę tych grup określa się przedrostkiem 
>di-, tri-, tetra-, 
pozycje każdego podstawnika wskazuje się za pomocą 
odpowiednich liczb 
jeżeli do łańcucha podstawowego dołączonych jest kilka różnych 
grup alkilowych to wymienia się je kolejno w porządku alfabetycznym 
nazwy podstawników (rodniki jednowartościowe powstałe w wyniku 
odszczepienia jednego atomu wodoru z cząsteczki węglowodoru) 
tworzy się z nazwy węglowodoru przez zamianę końcóki -an na -yl - 

patrz wykład I z chemii organicznej

. Po spółgłoskach g, k, l piszemy 

-il). Podstawniki oznacza się dużą literą R i noszą ogólną nazwę 
alkilów. Wzór ogólny -C

n

H

2n+1

. Wyjątkiem jest nazwa alkilu 

pochodnego od pentanu - C

5

H

11

. Nazwa tego alkilu to - 

amyl

.

 

 

Najdłuższy jest łańcuch siedmiowęglowy, który numerujemy jak we 

wzorze.

Nazwa węglowodoru jest następująca 3,5-dietylo- 2,3,6-

trimetyloheptan 

 

 

W niektórych przypadkach dopuszczalne jest stosowanie nazw z 
przedrostkiem izo dla podkreślenia budowy rozgałęzionej, na przykład:
2-metylopropan , izobutan

W przypadku butanu istnieją 
cztery odmiany izomeryczne - 
dwie pochodzące od n-butanu i 
dwie wywodzące się z izobutanu 
o rozgałęzionym łańcuchu. Jak 
pokazano niżej, są one 
oznaczone przedrostkami; 

n -(normalny),

 sec (drugorzędowy), 

izo- i tert- (trzeciorzędowy).

 

 

Można przyjąć, że nazwy z przedrostkiem izo, są jedynie dopuszczalne, gdy 
rozgałęzienie w postaci grupy metylowej występuje przy drugim atomie 
węgla w łańcuchu, na przykład
2-metylobutan lub izopentan

ale dla:

mamy tylko 3-
metylopentan

 

 

CH

3

CH

2

CH CH CH CH

3

CH

3

CH

2

CH

3

CH

3

CH

3

CH

2

CH CH

CH CH

3

CH

3

CH

2

CH

3

CH

3

w tym łańcuchu jest więcej podstawników

CH

3

CH

2

CH

2

CH CH

CH

3

CH

3

CH

2

CH

3

1

2

3

4

5

6

7

1

2

3

4

5

6

7

3,4  lub 4,5

 

 

CH

3

CH CH CH

2

CH CH

2

CH CH

3

CH

3

CH

3

CH

3

CH

3

CH

3

CH CH CH

2

CH CH

2

C CH

2

CH CH CH

3

CH

3

CH

2

CH

3

CH

3

CH

3

CH

3

CH

3

CH

3

1

2

3

5

7

9

1

2

3

5

7

10

1

2

4

6

7

9

1

2

3

5

7

10

5

7

2,3,5,7 lub  2,4,6,7

2,3,5,5,7,9,10   lub 2,3,5,7,7,9,10

CH

3

CH CH CH

2

CH CH

2

CH CH

3

CH

3

CH

3

CH

3

CH

3

CH

3

CH CH CH

2

CH CH

2

C CH

2

CH CH CH

3

CH

3

CH

2

CH

3

CH

3

CH

CH

3

CH

3

CH

3

CH

3

C

H

3

CH

3

CH

2

CH

2

CH CH

CH

3

CH

3

CH

2

CH

3

1

2

3

5

7

9

1

2

3

5

7

10

5

1

2

3

4

5

6

7

3,4-dimetyloheptan

2,3,5,7-tetrametylooktan

9-etylo-5-izopropylo-2,3,5,7,10-pentametyloundekan

CH

3

CH

2

CH CH CH

2

CH CH

2

CH CH

2

C

CH

2

C

H

CH

CH

3

CH

3

CH

3

CH

3

C

H

3

CH

2

CH

2

CH

3

CH

2

CH

3

CH

3

CH

3

1

3

4

6

8

10

10

1

2

6-(1,2-dimetylopropylo)-4,10-dietylo-3,8,10-
trimetylotridekan

 

 

Nazewnictwo cykloalkanów

Nazewnictwo cykloalkanów

Węglowodory cykliczne - nazwy tworzy się przez dodanie przedrostka 

cyklo- do nazwy odpowiedniego węglowodoru łańcuchowego 

o tej samej liczbie atomów węgla.

 

 

Cykloalkany posiadają podobne własności chemiczne do alkanów nie-

cyklicznych, za wyjątkiem cyklopropanu i cyklobutanu, które ze względu 

na silne naprężenia kątowe wiązań chemicznych węgiel-węgiel łatwo 

ulegają rozkładowi z wytworzeniem odpowiednich rodników. 

Cyklopropan i cyklobutan nie występują naturalnie. Pozostałe 

cykloalkany występują w produktach rafinacji ropy naftowej, zwłaszcza 

w benzynie ekstrakcyjnej i eterze naftowym. Czysty cykloheksan jest 

czasami stosowany jako rozpuszczalnik. 

 

 

Właściwości fizyczne

Właściwości fizyczne alkanów zależne są od liczby atomów węgla w 

cząsteczce.

 Pierwsze człony szeregu homologicznego C

3

 – C

6

 są gazami, C

7

 - C

16

 

cieczami a wyższe ciałami stałymi. 

 Nie rozpuszczają się w wodzie, rozpuszczają się w eterze, benzenie i innych 

rozpuszczalnikach organicznych. 

 Temperatura wrzenia i topnienia zależy od budowy łańcucha. 

 

 

Otrzymywanie

Poza naturalnymi źródłami takimi jak:
ropa naftowa 
węgiel kamienny 
gaz ziemny

otrzymuje się je syntetycznie w reakcjach:

synteza z pierwiastków

C + 2H

2

 --> CH

4

uwodornienie katalizowane Pt, Pd lub Ni

CO + 3H

2

 --> CH

4

 + H

2

O

CH

2

=CH

2

 + H

2

 --> CH

3

-CH

3

 

 

redukcja halogenków alkilów a w tym:

reakcja Wurtza ma zastosowanie tylko do syntezy symetrycznych alkanów

 schemat:    

R

1

X + Na + XR

1

 --> R

1

-R

1

 + 2NaX

przykład:     

C

2

H

5

-Br + 2Na + Br-C

2

H

5

 --> C

2

H

5

-C

2

H

5

 + 2NaBr

Hydroliza odczynnika Grignarda

schemat:    

RX + Mg -->RMgX

przykład:    

CH

3

-CH

2

-CH

2

Cl + Mg --> CH

3

-CH

2

-CH

2

MgCl

    (w 

środowisku eteru)

z wodą
                 

CH

3

-CH

2

-CH

2

MgCl + HOH --> CH

3

-CH

2

-CH

2

H + Mg(OH)Cl

lub innym słabym kwasem

Redukcja z metalem w środowisku kwasowym 

                   

RX + Zn + H

+

 --> RH + Zn

2+

 + X

-

 

 

reakcja halogenków alkilów ze związkami metaloorganicznymi

RX + Li --> RLi (alkilolit)

RLi + CuX -->R

2

CuLi (dialkilomiedzian)

R

2

CuLi + R'X --> R-R'

w reakcji R może być I-szo, II-go lub III-cio rzędowy 

natomiast R' może być tylko I-szo rzędowy

Przykład:

CH

3

Br + Li --> CH

3

Li (metylolit)

CH

3

Li + CuI --> (CH

3

)

2

CuLi (dimetylomiedzian litu)

(CH

3

)

2

CuLi + CH

3

(CH

2

)

7

I --> CH

3

(CH

2

)

7

CH

3

      nonan

 

 

Właściwości chemiczne

Cząsteczki węglowodorów nasyconych o prostych łańcuchach są niepolarne i 

dlatego alkany nie rozpuszczają się w polarnych rozpuszczalnikach, np. w 

wodzie, natomiast dobrze rozpuszczają się w niepolarnych rozpuszczalnikach 

organicznych np. w benzenie. Niepolarność alkanów oraz trwałość wiązania 

C-H jest m. in. Przyczyną ich małej reaktywności chemicznej. Alkany w temp. 

pokojowej nie reagują z wodnymi roztworami kwasów i utleniaczy, jak: 

KMnO

4

, K

2

CrO

4

 oraz HNO

3

.

Dopiero takie czynniki, jak wysoka temperatura albo promieniowanie UV 

mogą zapoczątkować reakcje chlorowania lub nitrowania. 

 

 

Halogenowanie

R-H + X

2

 --> R-X + H-X

Halogenowanie  

wolnorodnikowe (substytucja) 

- powstają dzięki niej 

pochodne alkanów np. 

CH

4

 + Cl

2

 → CH

3

Cl + HCl 

reakcja metanu z 

chlorem, w wyniku której 

powstaje chlorometan i 

chlorowodór

 

 

Drugą podstawową reakcją alakanów jest reakcja spalania, 

spalanie całkowite – produkty spalania to dwutlenek węgla i 
para wodna (woda); na przykładzie : 

               butanu              2 C

4

H

10

 + 13 O

2

 → 8 CO

2

 + 10 H

2

O

               pentanu            

C

5

H

12

 + 8O

2

 ----> 5CO

2

 + 6H

2

O

półspalanie – produkty spalania to tlenek węgla i para wodna 
(woda); na przykładzie etanu: 

                                2 C

2

H

6

 + 5 O

2

 → 4 CO + 6 H

2

O

spalanie niecałkowite – produkty spalania to para wodna 
(woda), sadza (węgiel); na przykładzie metanu: 

                                        CH

4

 + O

2

 → C + 2 H

2

O

Trzecią, mającą praktyczne znaczenie jest reakcja pirolizy 
(kraking). 
Jest to reakcja mająca na celu rozkład cząsteczek węglowodorów na 
mniejsze cząsteczki. Piroliza (kraking) przebiega w temperaturze 400-
600°C i w obecności katalizatora. Piroliza prowadzi do zmniejszenia 
długości łańcuchów węgla w cząsteczkach oraz do ich izomeryzacji. 
Reakcje te mają duże znaczenie praktyczne przy produkcji paliw ciekłych 
(→ kraking, reforming). 

alkan --> H

2

 + alkany o mniejszych cząsteczkach + alkeny

 

 

Węglowodory nienasycone - alkeny i 

alkiny 

Alkeny
Alkeny są grupą węglowodorów noszących nazwę węglowodorów 
nienasyconych lub olefin.

Wzór ogólny - C

n

H

2n

.

Hybrydyzacja atomów węgla - sp

2

.

Podstawowe wiązanie między atomami węgla- σ oraz π

 

 

Alkiny
Alkiny są grupą węglowodorów 
noszących nazwę węglowdorów 
nienasyconych lub acetyli.

Wzór ogólny - C

n

H

2n-2

Hybrydyzacja atomów węgla - 
sp.
Podstawowe wiązanie między 
atomami węgla- σ oraz 2 x π

Przykład  

Alken - eten 
Alkin - etyn

 

 

Nazewnictwo

Ogólną nazwę dla węglowodorów nienasyconych tworzy się przez zmianę 

końcówki:

-an na końcówkę -en dla węglowodorów o wiązaniu podwójnym (alkeny, 

weglowodory nienasycone, olefiny) 

-an na końcówkę - yn (-in) dla węglowodorów o wiązaniu potrójnym (alkiny, 

węglowodory nienasycone, acetyleny).

Tworzenie nazw węglowodorów jest następujące:
 jako strukturę podstawową wybiera się najdłuższy ciągły łańcuch, który 

zawiera wiązanie nienasycone 

 położenie wiazania nienasyconego w podstawowym łańcuchu oznacza się 

odpowiednią cyfrą umieszczoną na końcu nazwy wyjściowej struktury 

 numerację łańcucha rozpoczyna się od tego końca, bliżej którego znajduje 

się wiązanie nienasycone. 

 położenie grup alkilowych przyłączonych do łańcucha podstawowego 

oznacza się odpowiednimi cyframi

 

 

Przykłady

pent-2-en

3,4-dimetylopent-2-
en

 

 

Obok nazw systematycznych spotyka się nazwy zwyczajowe z końcówką 
-ylen

H

2

C=CH

2

     eten, etylen

H

2

C=CH-CH

2

-CH

3

     but-1-en, butylen 

Nazwy rodników pochodnych alkenów tworzy się przez dodanie końcówki 
-yl do nazwy weglowodoru ALKENYL.

H

2

C=CH-       etenyl (zwyczajowo winyl)

H

2

C=CH-CH

2

-         prop-2-yl, allil

Przykłady dla węglowodorów z wiązaniem potrójnym

etyn, acetylen

propyn, 

metyloacetylen

 

 

Jeżeli w cząsteczce występuje większa liczba wiązań nienasyconych, 

wtedy liczbę wiązań wielokrotnych określa się liczebnikiem greckim 

umieszczonym przed końcówką oznaczającą rodzaj wiązania:

alkadien, alkatrien..., alkopolien

alkadiin, alkatriin..., alkapoliin

Przykład: 

CH

2

=CH-CH=CH

2       

 but-1,3-dien    (dwuwinyl)

W obecności wiązań podwójnych i potrójnych w nazwie dajemy 

pierwszeństwo wiązaniu podwójnemu:  heksa-1,5-dien-3-in

 

 

hept-2-en-5-yn 

okt-5-en-2-yn 

5-metylookt-3-en 

4-butylookta-3,5-dien 

 

 

Właściwości fizyczne

Właściwości fizyczne alkenów (podobnie jak alkanów) zależne są od 

liczby atomów węgla w cząsteczce:

nie rozpuszczaja się w wodzie, rozpuszczają się w eterze, benzenie i 

innych rozpuszczalnikach organicznych. 

temperatura wrzenia i topnienia zależy od budowy łańcucha; 

węglowodory o łańcuchu rozgałęzionym mają niższe temperatury 

wrzenia a wyższe temperatury topnienia od izomerycznych 

węglowodorów.

 

 

Otrzymywanie
Otrzymywanie alkenów opiera się przede wszystkim na reakcji 
eliminacji.

1. Odwodnienie alkoholi 
 reakcja wymaga obecności kwasu i ciepła

CH

3

-CH

2

-OH --> CH

2

=CH

2

 + H

2

O

                        Mechanizm:

łatwość odwodniania jest następująca:
III rzędowy alkohol > II rzędowy alkohol > I rzędowy alkohol

 

 

2. Odszczepienie chlorowcowodorów

      Mechanizm: 

3. Odszczepienie chlorowców

CH

3

-CHBr-CH

2

Br + Zn --> CH

3

-CH=CH

2

 + ZnBr

2

 

 

 

 

Właściwości chemiczne

Alkeny ulegają przede wszystkim reakcjom:

addycji wodoru 

addycji halogenu 

addycji halogenowodoru 

addycji wody 

dimeryzacji 

alkilowaniu 

polimeryzacji

 

 

Addycja wodoru i halogenu

Alkeny pod wpływem wodoru, chloru i bromu przekształcają się łatwo w 

związki nasycone, gdzie atomy wodoru i odpowiedniego halogenu 

przyłączane są do sąsiednich atomów węgla

addycja wodoru (katalizator Pt, Pd lub Ni)

CH

2

=CH

2

 + H

2

 --> CH

3

-CH

3

addycja halogenu (przykład - otrzymywanie 1,2-dibromopropanu)

CH

3

CH=CH

2

 + Br

2

 --> CH

3

CHBr-CH

2

Br

 

 

Addycja halogenowodoru

Reakcja przyłączania halogenowodoru przebiega zgodnie z regułą 

Markownikowa 

w następujący sposób: podczas jonowej addycji kwasu do wiązania 

podwójnego węgiel-węgiel alkenu, atom wodoru cząsteczki kwasu 

przyłącza się do tego atomu węgla, z którym połączona jest już 

większa liczba atomów wodoru.

 

 

Przykłady

1. Otrzymywanie 2-jodopropanu 

CH

3

CH=CH

2

 + HI --> CH

3

CHI-CH

3

2. Otrzymywanie 2-bromopropanu 

CH

3

CH=CH

2

 + HBr --> CH

3

CHBr-CH

3

 

 

W obecności nadtlenków reakcja przyłączenia halogenowodoru przebiega 
niezgodnie z regułą Markownikowa

CH

3

CH=CH

2

 + HBr --> CH

3

CH

2

-CH

2

Br

Addycja wody
Woda przyłącza się do bardziej reaktywnych alkenów, w obecności kwasów 
tworząc alkohole. Również i ta reakcja przebiega zgodnie z regułą 
Markownikowa.

CH

3

CH=CH

2

 + H

2

O --> CH

3

CH(OH)-CH

3

Addycja alkenów. 
Dimeryzacja
Reakcja dimeryzacji 
wymaga obecności kwasu

 

 

Addycja alkanów. Alkilowanie

Ogólnie przyjęty 
mechanizm tej reakcji 
alkilowania jest oparty na 
wcześniej już 
przedstawionych 
mechanizmach i obejmuje 
utworzenie karbokationu

 

 

Polimeryzacja

Polimeryzacja jest to proces łączenia się małych cząsteczek w bardzo 

duże. Związek składający się z dużych cząsteczek nazywa się 

polimerem. Proste związki, z których tworzą się polimery, nazywane 

są monomerami.

Polimeryzacja wymaga obecności małych ilości inicjatora.

nCH

2

=CH

2

 --> -CH

2

-CH

2

-CH

2

-CH

2

-CH

2

-CH

2

-

lub nCH

2

=CH

2

 --> (-CH

2

-CH

2

-)n 

             

CH

3

CH CH

2

CH

3

CH

CH

3

CH

2

CH

CH

3

n

 

nadtlenki

polipropylen

 

 

CH

2

CH CH

C

H

3

CH

3

CH

2

CH CH

C

H

3

CH

3

O

O

Mn

O

O

CH

2

CH CH

C

H

3

CH

3

OH OH

+ KMnO

4

MnO

2

Utlenianie alkenów pozwala na otrzymywanie alkoholi 

dihydroksylowych. W czasie tej reakcji alkeny ulegają redukcji.

   pent-2-en                                                                                           
pent-2,3-diol

CH

2

CH CH

C

H

3

CH

3

CH

2

C

H

3

COOH

CH

3

HOOC

+ KMnO

4

H

+

+

Utlenianie w środowisku kwaśnym.

         pent-2-en                                                             kwas                      
  kwas

                                                                                  propionowy               
 octowy

 

 

Węglowodory nienasycone (alkiny)

Potrójne wiązanie jest charakterystyczną cechą struktury alkinów.
Najprostszym przedstawicielem alkinów jest acetylen C

2

H

2

 H:C:::C:H

Acetylen C

2

H

2

 na skalę przemysłową otrzymuje się w reakcji:

hydrolizy węgliku wapnia(karbidu)

CaC

2

 + 2H

2

O --> C

2

H

2

 + Ca(OH)

2

syntezy z pierwiastków

2C + H

2

 <=> C

2

H

2

 

reakcja silnie egzotermiczna, H = + 54,9 kcal/mol, temperatura reakcji - 
3000°C
z metanu (temperatura 1500 ° C)

2CH

4

 --> C

2

H

2

 + 3H

2

Acetylen jest bardzo ważnym produktem. Ulega wielu reakcjom, przede 
wszystkim reakcji addycji i polimeryzacji.

 

 

 

 

Addycja wodoru

C

2

H

2

 + 2H

2

 --> CH

3

-CH

3

Addycja halogenowodorów HX

C

2

H

2

 + HX --> CH

2

=CHX

CH

2

=CHX + HX --> CH

3

-CHX

2

Addycja wody

Katalizowana H

2

SO

4

, HgSO

4

C

2

H

2

 + HOH --> CH

3

-CHO

Polimeryzacja

3C

2

H

2

 --> C

6

H

6

 

 

C

H

CH

CH

3

CHO

C

H

CH

C

H

2

CH

Cl

C

H

CH

C

H

2

CH
CN

C

H

CH

C

H

2

CH

OCOCH

3

+ H

2

O

H

+

/HgSO

4

+ HCl

+ HCN

+ CH

3

COOH

chlorek winylu

akrylonitryl

octan winylu

 

 

Węglowodory aromatyczne

Weglowodorami aromatycznymi są związki, posiadające wspólną cechę 

nazywaną aromatycznością. 

Aby związki wykazywały charakter aromatyczny jego cząsteczka musi:

mieć budowę cykliczną (atomy C oraz ewentualnie O, N, S muszą tworzyć 

zamknięty 

   pierścień) 

być płaska 

każdy z atomów tworzących pierścień musi mieć niezhybrydyzowany orbital 

typu p 

sumaryczna liczba elektronów obsadzających orbitale typu p (elektronów 

typu p) musi 

   być równa 4n + 2, gdzie n = 1, 2, 3,...., N ( jest to tzw. reguła Huckela). 

Oznacza to, że

   charakter aromatyczny mają płaskie pierścienie zawierające: 2, 6, 10, 14, 

18... 

   elektronów. 

Najbardziej znanym węglowodorem aromatycznym jest benzen. 

 

 

C
C

C

C

C

C

Cl

H

H

H

Cl

H

C

C
C

C

C

C

Cl

Cl

H

H

H

H

Cl

Cl

Cl

Cl

Wzory Kekulego benzenu

 

 

Nazewnictwo

Szczególnym przykładem połączeń cyklicznych są węglowodory aromatyczne. 
Nazwy tych węglowodorów są tradycyjne i kończą się na -en. 
Ogólnie nazywane są ARENAMI
Przykłady :

 

 

Często stosowane są następujące oznaczenia pozycji

dla benzenu

orto (o) - którymi są pozycje 1 i 2, 
1 i 6 
meta (m) - którymi są pozycje 1 i 
3, 1 i 5
para (p) - którymi są pozycje 1 i 4

A

orto (o-)

meta (m-)

para (p-)

orto (o-)

meta (m-)

 

 

dla antracenu

alfa (

)  - którymi są pozycje 1, 4, 5 i 8 

beta (

) - którymi są pozycje 2, 3, 6 i 7 

gamma (

) - którymi są pozycje 9 i 10

 

 

Nazwy rodników tworzy się przez zamianę końcówki -en na -yl z 

zastrzeżeniem, że często występują zmiany w rdzeniu nazwy 

węglowodoru.

Bardzo często użyteczną formą przedstawiania pierścienia 

benzenowego jest sposób prezentowany poniżej, z kółkiem w 

środku.

Rysowane kółko podkreśla równocenność różnych wiązań węgiel-węgiel.

 

 

NH

2

OH

CH

3

CH

2

CH

C

benzen

naftalen

1

2

3

4

5

6

7

8

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

antracen

fenantren









toluen

fenol

anilina

styren

fenyl

benzyl

benzyliden

benzylidyn

 

 

Nazewnictwo związków 
aromatycznych

Cl

Br

1. Pierścień numeruje się w taki sposób, by uzyskać jak najmniejszy 
zbiór lokantów. Jeżli to możliwe, podstawnik którego pierwsza litera w 
nazwie jest bliżej początku alfabetu uzyskuje mniejszy lokant. 

1-bromo-2-

chlorobenzen o-

bromochlorobenzen

Br

Cl

O

2

N

3-bromo-4-chloronitrobenzen

 

 

Nazewnictwo związków 
aromatycznych

2. Jeżeli w związku rozpoznamy układ kwasu benzoesowego, 
benzonitrylu, aldehydu benzoesowego, fenolu, aniliny, styrenu, 
toluenu, to nazwę związku tworzymy od tego układu

*

Br

OH

O

2

N

2-bromo-4-
nitrofenol

Br

CH

3

NH

2

4-bromo-3-
metyloanilina

Grupy podane w kolejności malejącej ważności

O

H

CH

3

NH

2

4-amino-2-metylofenol

 

 

Przykłady dla węglowodorów aromatycznych

 

 

lub z nazwami systematycznymi

 

 

przy wielu 
podstawnikach

 

 

Właściwości fizyczne

Właściwości fizyczne benzenu

W temperaturze pokojowej benzen jest bezbarwną cieczą. 

Jak wszystkie węglowodory jest nierozpuszczalny w wodzie, sam zaś jest 

doskonałym rozpuszczalnikiem substancji hydrofobowych. 

Jako substancja wykazuje właściwości toksyczne - jest niebezpieczny 

zarówno w wypadku wdychania par, jak i w zetknięciu ze skórą.

 

 

Otrzymywanie

Głównym źródłem węglowodorów aromatycznych jest smoła węglowa.

Głównym przedstawicielem tej grupy węglowodorów jest benzen 

C

6

H

6

Właściwości chemiczne

Benzen łatwiej ulega reakcjom substytucji niż addycji. Najważniejsze 

reakcje to:

nitrowanie 

sulfonowanie 

halogenowanie 

alkilowanie metodą Friedla-Craftsa 

acylowanie metodą Friedla-Craftsa - obecność H

2

SO

4

, produkt - 

nitrobenzen)

 

 

Typ reakcji

Równanie chemiczne reakcji

Elektrofil   

E

(+)

Halogenowanie

C

6

H

6

+  Cl

2 

&

tmp.

    FeCl

3

 katalizator 

 

____

> 

  

C

6

H

5

Cl   +   HCl

Chlorobenzen

Cl

(+)

 or Br

(+)

Nitrowanie

C

6

H

6

+   HNO

3

 & 

tmp.

    H

2

SO

4

 katalizator

 

____

> 

  

C

6

H

5

NO

2

   +   H

2

O

Nitrobenzen

NO

2

(+)

Sulfonowanie

C

6

H

6

+   H

2

SO

4

 + SO

3

    & 

tmp.

 

____

> 

  

C

6

H

5

SO

3

H   +   H

2

O

Kwas 
benzenosulfonowy

SO

3

H

(+)

Alkilowanie 
metodą
Friedel-Craftsa

C

6

H

6

+   R-Cl & 

tmp.

    AlCl

3

 katalizator

 

____

> 

  

C

6

H

5

-R   +   HCl

An Areny

R

(+)

Acylowanie 
metodą:
Friedel-Craftsa

C

6

H

6

+   RCOCl & 

tmp.

    AlCl

3

 katalizator

 

____

> 

  

C

6

H

5

COR   +   HCl

An Aryl ketonowy

RCO

(+)

 

 

Nitrowanie - mechanizm

 

 

Sulfonowanie - mechanizm

C

6

H

6

 + HOSO

3

H --> C

6

H

5

SO

3

H + H

2

O

mechanizm

H

2

SO

4

 <=> H

2

O + SO

3

 

 

Halogenowanie - mechanizm

katalizowane AlCl

3

C

6

H

6

 + Cl

2

 --> C

6

H

5

Cl + HCl

mechanizm

 

 

Alkilowanie metodą Friedla-Craftsa, katalizowana AlCl

3

C

6

H

6

 + RCl --> C

6

H

5

R + HCl

mechanizm

 

 

acylowanie metodą Friedla-Craftsa, katalizowana AlCl

3

, produkt 

keton

C

6

H

6

 + RCOCl --> C

6

H

5

COR + HCl

mechanizm

 

 

+ Cl

2

h

H Cl

H

Cl

H

Cl

H

Cl

H

Cl

H

Cl

CH

2

-CH

3

+ X

2

h

CHX-CH

3

+HX

+ H

2

SO

4

SO

3

H

X + 

C

H

3

C

H

CH

3

C

H

2

X

Na

C

H

2

C

H

CH

3

CH

3

COOH

KMnO

4

 / H

+

+ CH

3

-CH

2

-CH

2

-COOH

Inne reakcje 
arenów

Sulfonowanie, kwas 
benzenosulfonowy

Jeżeli w pierścieniu obecny jest 
podstawnik alkilowy, to na świetle lub w 
obecności nadtlenków następuje 
wolnorodnikowa substy tycja fluorowca w 
pozycji benzylowej. X = Cl, Br 

Areny w ciemności nie reagują z 
fluorowcami. Jednak na świetle, lub w 
obecności nadtlenków następuje 
wolnorodni kowa addycja do wiązań C=C. 

Reakcja Wurtza Fittiga 
syntezy alkiloarenów 

Silne utleniacze utleniają 
alkiloareny do kwasów. Rozerwaniu 
ulega zawsze wiązanie C-C w 
pozycji C1‑C2.