Seria homologii

W chemii istnieją grupy substancji organicznych,charakteryzuje się podobnymi właściwościami i łączy się z ogólną formułą, która opisuje wzór różnicy strukturalnej każdego kolejnego członka grupy od poprzedniego. Na przykład, homologiczna seria alkanów, alkenów, alkinów lub innych grup. Ta nomenklatura ma wielkie znaczenie dla badań, prognozowania lub praktycznego zastosowania. W przypadku substancji organicznych połączonych w grupie występują regularne zmiany właściwości chemicznych i fizycznych, a wszystkie one korelują ze zmianą masy cząsteczkowej.

Nie mniej ważne są zasady opisujące, w jaki sposóbwłaściwości substancji w przejściu z jednej grupy do drugiej. Aby zrozumieć, czym jest serologia homologiczna, należy wziąć pod uwagę konkretne przykłady. Dla dowolnej grupy związków charakterystyczne są rosnące temperatury topnienia (krystalizacji), wrzenia (kondensacja) i gęstości ze wzrostem masy cząsteczkowej i liczby atomów węgla w cząsteczce.

Ograniczające węglowodory nazywane są nasyconymi lubparafina; są to acykliczne (bez cykli) związki o normalnej lub rozgałęzionej strukturze, atomy w cząsteczkach są połączone pojedynczymi wiązaniami. Ogólna formuła ma postać CnH2n + 2 i opisuje homologiczną serię alkanów. Cząsteczka każdego kolejnego terminu wzrasta w porównaniu z poprzednim jednym atomem C i dwoma atomami H. Nasycone węglowodory obejmują:

• metan;
• etan;
• propan i tak dalej.

Nasycone węglowodory obejmują równieżCycloparffiny. Jest to duża grupa związków organicznych, których cząsteczki są zamknięte pierścieniami. Seria homologiczna ma wzór CnH2n, rozpoczyna się od substancji chemicznej o trzech atomach węgla. Przykłady cykloparffin:

• cyklopropan;
• cyklobutan;
• cyklopentan i tak dalej

Nienasycone lub nienasycone węglowodory równieżsą acykliczne. Należą do nich substancje normalne i izostroeniya. Homologiczne szeregi alkenów mają ogólny wzór CnH2n. Te związki wyróżniają się obecnością jednego wiązania podwójnego między dwoma atomami węgla. Jeśli poprzednia seria zaczyna się od węglowodoru z jednym atomem węgla (metanu), to zaczyna się od substancji, w której cząsteczka zawiera dwa atomy węgla. Przykłady alkenów:

• ethen;
• propen;
• Buten i tak dalej.

Węglowodory, w cząsteczce których dwa atomywęgiel są połączone potrójnym wiązaniem, są jeszcze bardziej nienasycone, w przeciwnym razie są nazywane acetylenem. Są one połączone homologiczną serią alkinów. Opisany jest wzorem CnH2n-2 i rozpoczyna się acetylenem, we wzorze którego znajdują się dwa atomy C. Przykłady alkinów:

• ethyn;
• propyne;
• butyn-1 i tak dalej.

Nienasycone węglowodory acykliczne, wcząsteczka, z którą są dwa wiązania podwójne, nazywane są dienami. Mają ogólny wzór CnH2n-2. Ich homologiczna seria zaczyna się od węglowodoru z trzema atomami węgla w cząsteczce. Podwójne wiązania mogą być sprzężone (oddzielone pojedynczym wiązaniem), skumulowane (zlokalizowane blisko sąsiadujących atomów) lub wyizolowane (oddzielone kilkoma pojedynczymi wiązaniami). Przykłady dienów:

• 1,2-propadien;
• 1,3-butadien;
• izopren i tak dalej

Specjalna grupa składa się z chemikaliówstruktura cykliczna, w której cząsteczce znajduje się pierścień benzenowy. Homologiczne szeregi najprostszych węglowodorów aromatycznych zaczynają się od związku o sześciu atomach węgla - benzenu. Homologi tej serii tworzą się przez zastąpienie jednego lub kilku atomów wodoru przyłączonych do pierścienia benzenowego rodnikami. W ten sposób otrzymuje się pewną liczbę substancji: benzen, toluen, ksylen. Jeśli w cząsteczce występują dwa lub więcej podstawników, wówczas wskazana jest obecność izomerów dla tych substancji. Inne homologiczne szeregi związków aromatycznych powstają z naftalenu, antracenu i innych substancji.

Jeśli w cząsteczce węglowodoru występuje grupa funkcyjna, wówczas takie związki chemiczne również tworzą szereg homologiczny.

• Wiele alkoholi wyróżnia się obecnością cząsteczkigrupa hydroksylowa (-OH). W przypadku jednowodorotlenowych alkoholi jeden atom wodoru w acyklicznym węglowodorze jest zastąpiony przez grupę hydroksylową; ich wzór: CnH2n + 1OH. Istnieją również serie wielowodorotlenowych alkoholi.
• Wiele fenoli charakteryzuje się obecnością w cząsteczce grupy hydroksylowej (-OH), ale zastępuje ona wodór w pierścieniu benzenowym.
• Wiele aldehydów wyróżnia się obecnością w cząsteczce związku chemicznego grupy karbonylowej (> C = O); Ogólny wzór dla aldehydów to: R-CH = O.
• Pewna liczba ketonów również odróżnia obecność grupy karbonylowej (> C = O), ale jeśli jest połączona z jednym rodnikiem w aldehydach, to są dwa ketony rodników węglowodorowych. Formuła ketonowa: R1-CO-R2.
• Wiele kwasów karboksylowych różni się od innych chemikaliów, grup karboksylowych, które łączą grupy karbonylowe i hydroksylowe. Formuła to RCOOH.

Dla każdej serii, czy to seria homologiialdehydy, kwasy karboksylowe (organiczne), alkohole lub inne substancje, ich właściwości będą w dużej mierze zależały od rodzaju grupy funkcyjnej i naturalnie będą się zmieniać wraz ze wzrostem masy cząsteczkowej substancji. Taka klasyfikacja ogromnej klasy związków chemicznych pomaga zrozumieć naturę i badać ich właściwości.