Алкены — ациклические углеводороды, содержащие в молекуле, помимо одинарных связей, одну двойную связь между атомами углерода и соответствующие общей формуле СnН2n.
Атомы углерода, между которыми имеется двойная связь, как вы знаете, находятся в состоянии sp2-гибридизации. Это означает, что в гибридизации участвуют одна s- и две р-орбитали, а одна р-орбиталь остается негибридизованной. Перекрывание гибридных орбиталей приводит к образованию а-связи, а за счет негибридизованных -орбиталей соседних молекулы этилена атомов углерода образуется вторая, п-связь. Таким образом, двойная связь состоит из одной Þ- и одной п-связи.
Гибридные орбитали атомов, образующих двойную связь, находятся в одной плоскости, а орбитали, образующие л-связь, располагаются перпендикулярно плоскости молекулы (см. рис. 5).
С2Н4 — этен, С3Н6 — пропен, С4Н8 — бутен, С5Н10 — пентен, С6Н12 — гексен и т. д.
Изомерия и номенклатура
Для алкенов, так же как и для алканов, характерна структурная изомерия. Структурные изомеры, как вы помните, отличаются друг от друга строением углеродного скелета. Простейший алкен, для которого характерны структурные изомеры, — это бутен.
СН3—СН2—СН=СН2 СН3—С=СН2 l СН3 бутен-1 метилпропен
Особым видом структурной изомерии является изомерия положения двойной связи:
СН3—СН2—СН=СН2 СН3—СН=СН—СН3 бутен-1 бутен-2
Вокруг одинарной углерод-углеродной связи возможно практически свободное вращение атомов углерода, поэтому молекулы алканов могут приобретать самую разнообразную форму. Вращение вокруг двойной связи невозможно, что приводит к появлению у алкенов еще одного вида изомерии — геометрической, или цис-транс-изомерии.
1. Выбор главной цепи
Образование названия углеводорода начинается с определения главной цепи — самой длинной цепочки атомов углерода в молекуле. В случае алкенов главная цепь должна содержать двойную связь.
2. Нумерация атомов главной цепи
Нумерация атомов главной цепи начинается с того конца, к которому ближе находится двойная связь. Например, правильное название соединения
сн3—сн—сн2—сн=сн—сн3 сн3
5-метилгексен-2, а не 2-метилгексен-4, как можно было бы предположить.
Если по расположению двойной связи нельзя определить начало нумерации атомов в цепи, то его определяет положение заместителей так же, как для предельных углеводородов.
CH3— CH2—CH=CH—СН—СН3 l СН3 2-метилгексен-З
3. Формирование названия
Названия алкенов формируются так же, как и названия ал-канов. В конце названия указывают номер атома углерода, у которого начинается двойная связь, и суффикс, обозначающий принадлежность соединения к классу алкенов, -ен.
Получение
1. Крекинг нефтепродуктов. В процессе термического крекинга предельных углеводородов наряду с образованием алка-нов происходит образование алкенов.
2. Дегидрирование предельных углеводородов. При пропускании алканов над катализатором при высокой температуре (400—600 °С) происходит отщепление молекулы водорода и образование алкена: 
3. Дегидратация спиртов (отщепление воды). Воздействие водоотнимающих средств (Н2804, Аl203) на одноатомные спирты при высокой температуре приводит к отщеплению молекулы воды и образованию двойной связи: 
Эту реакцию называют внутримолекулярной дегидратацией (в отличие от межмолекулярной дегидратации, которая приводит к образованию простых эфиров и будет изучена в § 16 «Спирты»).
При взаимодействии галогеналкана со щелочью в спиртовом растворе образуется двойная связь в результате отщепления молекулы галогеноводорода.
Обратите внимание, что в результате этой реакции образуется преимущественно бутен-2, а не бутен-1, что соответствует правилу Зайцева:
При отщеплении галогеноводорода от вторичных и третичных галогеналканов атом водорода отщепляется от наименее гидрированного атома углерода.
5. Дегалогенирование. При действии цинка на дибромпроиз-водное алкана происходит отщепление атомов галогенов, находящихся при соседних атомах углерода, и образование двойной связи:
Химические свойства
Реакции присоединения
Напомним, что отличительной чертой представителей непредельных углеводородов — алкенов является вступать в реакции присоединения. Большинство этих реакций протекает по механизму электрофильного присоединения.
1. Гидрирование алкенов. Алкены присоединять водород в присутствии катализаторов гидрирования — металлов — платины, палладия, никеля:
CH3—СН2—СН=СН2 + Н2 -> CH3—CH2—СН2—СН3
Эта реакция протекает и при атмосферном и при повышенном давлении и не требует высокой температуры, так как является экзотермической. При повышении температуры на тех же катализаторах может пойти обратная реакция — дегидрирование.
2. Галогенирование (присоединение галогенов). Взаимодействие алкена с бромной водой или раствором брома в органическом растворителе (ССl4) приводит к быстрому обесцвечиванию этих растворов в результате присоединения молекулы галогена к алкену и образования дигалогеналканов.
Жесткость воды — совокупность химических и физических свойств воды, связанных с содержанием в ней растворенных солей щелочноземельных металлов, главным образом, кальция и магния (так называемых «солей жесткости»). Жесткость воды и ее показатели являются позволительными и удовлетворительными, в зависимости от цели использования жидкости. Если вода предназначается для использования в бытовых целях, показатели ее жесткости не должны превышать 2-6 мг на литр. Такая концентрация солей кальция считается максимально допустимой для бытового использования и не вредит человеческому здоровью. Прибор для измерения жесткости воды показывает, что промышленные цели использования воды могут повышать показатель жесткости до 10 мг на литр, однако не более этих рамок. Важно отметить, что вода с высоким показателем жесткости является, как правило, слишком горькой и имеет характерный запах, а также может оказывать патогенное воздействие на пищеварительную систему и желудочно-кишечный тракт, что делает ее непригодной для использования в пищевых или бытовых целях. Важно сказать, что Всемирная организация здравоохранения проводит множество исследований и до сих пор не может найти единого ответа на вопрос о том, насколько велика патогенность влияния жесткой воды на человеческий организм и полезно ли постоянное использование в пищу только мягкой и фильтрованной воды без примесей солей и кальция. Предварительные исследования говорят о том, что некоторые типы вод с повышенным показателем жесткости могут провоцировать сердечно-сосудистые заболевания, проблемы с суставами и каменные болезни.
Атомы углерода, между которыми имеется двойная связь, как вы знаете, находятся в состоянии sp2-гибридизации. Это означает, что в гибридизации участвуют одна s- и две р-орбитали, а одна р-орбиталь остается негибридизованной. Перекрывание гибридных орбиталей приводит к образованию а-связи, а за счет негибридизованных -орбиталей соседних молекулы этилена атомов углерода образуется вторая, п-связь. Таким образом, двойная связь состоит из одной Þ- и одной п-связи.
Гибридные орбитали атомов, образующих двойную связь, находятся в одной плоскости, а орбитали, образующие л-связь, располагаются перпендикулярно плоскости молекулы (см. рис. 5).
С2Н4 — этен, С3Н6 — пропен, С4Н8 — бутен, С5Н10 — пентен, С6Н12 — гексен и т. д.
Изомерия и номенклатура
Для алкенов, так же как и для алканов, характерна структурная изомерия. Структурные изомеры, как вы помните, отличаются друг от друга строением углеродного скелета. Простейший алкен, для которого характерны структурные изомеры, — это бутен.
СН3—СН2—СН=СН2 СН3—С=СН2
l
СН3
бутен-1 метилпропен
Особым видом структурной изомерии является изомерия положения двойной связи:
СН3—СН2—СН=СН2 СН3—СН=СН—СН3
бутен-1 бутен-2
Вокруг одинарной углерод-углеродной связи возможно практически свободное вращение атомов углерода, поэтому молекулы алканов могут приобретать самую разнообразную форму. Вращение вокруг двойной связи невозможно, что приводит к появлению у алкенов еще одного вида изомерии — геометрической, или цис-транс-изомерии.
1. Выбор главной цепи
Образование названия углеводорода начинается с определения главной цепи — самой длинной цепочки атомов углерода в молекуле. В случае алкенов главная цепь должна содержать двойную связь.
2. Нумерация атомов главной цепи
Нумерация атомов главной цепи начинается с того конца, к которому ближе находится двойная связь. Например, правильное название соединения
сн3—сн—сн2—сн=сн—сн3 сн3
5-метилгексен-2, а не 2-метилгексен-4, как можно было бы предположить.
Если по расположению двойной связи нельзя определить начало нумерации атомов в цепи, то его определяет положение заместителей так же, как для предельных углеводородов.
CH3— CH2—CH=CH—СН—СН3
l
СН3
2-метилгексен-З
3. Формирование названия
Названия алкенов формируются так же, как и названия ал-канов. В конце названия указывают номер атома углерода, у которого начинается двойная связь, и суффикс, обозначающий принадлежность соединения к классу алкенов, -ен.
Получение
1. Крекинг нефтепродуктов. В процессе термического крекинга предельных углеводородов наряду с образованием алка-нов происходит образование алкенов.
2. Дегидрирование предельных углеводородов. При пропускании алканов над катализатором при высокой температуре (400—600 °С) происходит отщепление молекулы водорода и образование алкена:

3. Дегидратация спиртов (отщепление воды). Воздействие водоотнимающих средств (Н2804, Аl203) на одноатомные спирты при высокой температуре приводит к отщеплению молекулы воды и образованию двойной связи:

Эту реакцию называют внутримолекулярной дегидратацией (в отличие от межмолекулярной дегидратации, которая приводит к образованию простых эфиров и будет изучена в § 16 «Спирты»).
4. Дегидрогалогенирование (отщепление галогеноводорода).
При взаимодействии галогеналкана со щелочью в спиртовом растворе образуется двойная связь в результате отщепления молекулы галогеноводорода.
Обратите внимание, что в результате этой реакции образуется преимущественно бутен-2, а не бутен-1, что соответствует правилу Зайцева:
При отщеплении галогеноводорода от вторичных и третичных галогеналканов атом водорода отщепляется от наименее гидрированного атома углерода.
5. Дегалогенирование. При действии цинка на дибромпроиз-водное алкана происходит отщепление атомов галогенов, находящихся при соседних атомах углерода, и образование двойной связи:
Химические свойства
Реакции присоединения
Напомним, что отличительной чертой представителей непредельных углеводородов — алкенов является вступать в реакции присоединения. Большинство этих реакций протекает по механизму электрофильного присоединения.
1. Гидрирование алкенов. Алкены присоединять водород в присутствии катализаторов гидрирования — металлов — платины, палладия, никеля:
CH3—СН2—СН=СН2 + Н2 -> CH3—CH2—СН2—СН3
Эта реакция протекает и при атмосферном и при повышенном давлении и не требует высокой температуры, так как является экзотермической. При повышении температуры на тех же катализаторах может пойти обратная реакция — дегидрирование.
2. Галогенирование (присоединение галогенов). Взаимодействие алкена с бромной водой или раствором брома в органическом растворителе (ССl4) приводит к быстрому обесцвечиванию этих растворов в результате присоединения молекулы галогена к алкену и образования дигалогеналканов.
Жесткость воды и ее показатели являются позволительными и удовлетворительными, в зависимости от цели использования жидкости. Если вода предназначается для использования в бытовых целях, показатели ее жесткости не должны превышать 2-6 мг на литр. Такая концентрация солей кальция считается максимально допустимой для бытового использования и не вредит человеческому здоровью. Прибор для измерения жесткости воды показывает, что промышленные цели использования воды могут повышать показатель жесткости до 10 мг на литр, однако не более этих рамок. Важно отметить, что вода с высоким показателем жесткости является, как правило, слишком горькой и имеет характерный запах, а также может оказывать патогенное воздействие на пищеварительную систему и желудочно-кишечный тракт, что делает ее непригодной для использования в пищевых или бытовых целях.
Важно сказать, что Всемирная организация здравоохранения проводит множество исследований и до сих пор не может найти единого ответа на вопрос о том, насколько велика патогенность влияния жесткой воды на человеческий организм и полезно ли постоянное использование в пищу только мягкой и фильтрованной воды без примесей солей и кальция. Предварительные исследования говорят о том, что некоторые типы вод с повышенным показателем жесткости могут провоцировать сердечно-сосудистые заболевания, проблемы с суставами и каменные болезни.