1. Строение, номенклатура и изомерия

Первым простейшим углеводородом этого ряда является ацетилен (С₂Н₂). В ацетилене, как и в других углеводородах этого ряда, содержится тройная связь. Действительно, к ацетилену присоединяется четыре атома галогена (или водорода), причем нетрудно убедиться, что присоединение идет к обоим атомам углерода. Следовательно, строение ацетилена нужно выразить формулой Н–С≡С–Н. При реакции присоединения тройная связь разрывается, у каждого из углеродных атомов освобождаются по две валентности, к которым и присоединяются атомы водорода, галогенов и др.

Большая реакционная способность тройной связи легко объясняется с позиции электронных представлений. Электронное строение тройной связи уже рассматривалось. Среди трех связей, соединяющих атомы углерода в ацетилене, одна σ связь и две π связи. Энергия образования тройной связи 840 кДж/моль, тогда как энергия образования одинарной связи — 340 кДж/моль. Если бы три связи в молекуле ацетилена были одинаковы, то можно было бы ожидать энергию образования тройной связи 1020 кДж/моль. Следовательно, природа двух связей в тройной связи иная, чем в одинарной.

Названия углеводородного ряда ацетилена по женевской номенклатуре производятся от названий соответствующих предельных углеводородов, но окончание — ан заменяется на окон чание — ин. Сам ацетилен по женевской номенклатуре называется этин.

Место тройной связи обозначается цифрой — номером того атома углерода, от которого начинается тройная связь.

Изомерия углеводородов ряда ацетилена зависит от изомерии цепи углеродных атомов и положения тройной связи.

2. Способы получения

Простой и широко распространенный способ получения ацетилена — из карбида кальция (СаС₂). Карбид кальция получают в промышленном масштабе нагреванием угля в электрических печах с негашеной известью при температуре около 2500 °С по реакции:

СаО + 3С → СаС₂ + СО.

Если на карбид кальция, представляющий собой обычно твердую серовато коричневатую массу, подействовать водой, то он бурно разлагается с выделением газа — ацетилена:

СаС₂ + 2НОН → Н–С≡С–Н + Са(ОН)₂.

Более новый производственный метод получения ацетилена — пиролиз углеводородов, в частности метана, который при 1400 °С дает смесь ацетилена с водородом:

2СН₄ → Н—С≡С—Н + ЗН₂.

Общий способ получения углеводородов ацетиленового ряда — синтез их из дигалогенопроизводных путем отщепления элементов галогеноводорода спиртовым раствором щелочи.

Физические свойства

Углеводороды от С₂Н₂ до С₄Н₆ представляют собой при обычных условиях газы, начиная с углеводорода с пятью атомами углерода в молекуле — жидкости, а начиная с С₁₆Н₃₀ — твердые тела. Закономерности в отношении температур кипения и плавления в этом ряду те же, что и углеводородов ряда метана и ряда этилена.

Углеводороды ряда ацетилена в еще большей степени являются ненасыщенными, чем олефины. Для них характерны ниже перечисленные реакции:

1. Присоединение водорода. При этой реакции, так же как и при ряде других реакций, процесс присоединения идет в две стадии. Реакция, как в случае олефинов, протекает в присутствии катализаторов Pt, Ni.

2. Присоединение галогенов. Механизм присоединения галогенов к ацетилену такой же, как и к этилену. 

Две стадии присоединения галогенов к ацетилену идут с разными скоростями: первая стадия идет медленнее, чем при присоединении к олефинам, т. е. практически ацетилен галогенизуется медленнее этилена. Это объясняется меньшим межатомным рас стоянием между ненасыщенными атомами в молекуле ацетилена и близостью положительно заряженных ядер, способных отталкивать приближающиеся катионы.

3. Присоединение воды. Реакция присоединения воды к ацетилену, протекающая при каталитическом действии солей ртути, была открыта русским ученым М. Г. Кучеровым и обычно называется его именем. Реакция имеет большое практическое значение, так как уксусный альдегид в огромных количествах применяется в технике для получения уксусной кислоты, этилового спирта и ряда других веществ.

4. Полимеризация ацетиленовых углеводородов. В зависимости от условий реакция протекает различно. Так, ацетилен при пропускании через раствор CuCl и NH₄C1 в соляной кислоте при 80 °С образует винил ацетилен.

Эта реакция имеет большое практическое значение, так как винил ацетилен, легко присоединяя НС1, превращается в хлоропрен.

Описанные реакции присоединения характерны для всех не предельных углеводородов, как этиленовых, так и ацетиленовых. Однако существуют реакции, свойственные только ацетиленовым углеводородам и резко отличающие их от этиленовых углеводородов.

​​​​​​​5. Реакция образования металлоорганических соединений. Атомы водорода, стоящие у атомов углерода, связанных тройной связью, обладают способностью замещаться металлом. Если, на пример, пропускать ацетилен через аммиачный раствор хлоридамеди (I), то образуется красно бурый осадок ацетиленистой меди (ацетиленида меди):