Серията хомология

В химията има групи органични вещества, различаващи се в подобни свойства и обединени от обща формула, която описва структурата на структурната разлика на всеки следващ член на групата от предишната. Например, хомоложната серия алкани, алкени, алкини или други групи. Тази номенклатура е от голямо значение за изследване, прогнозиране или практическо приложение. За органичните вещества, комбинирани в група, има редовни промени в химичните и физичните свойства и всички те корелират с промяната в молекулното тегло.

Също толкова важни са правилата, които описват как се променят свойствата на веществата при преместване от една група в друга. За да разберем каква е хомоложната серия, трябва да разгледаме конкретни примери. За всяка група съединения са характерни нарастващите температури на топене (кристализация), кипене (кондензация) и плътност с нарастващо молекулно тегло и брой въглеродни атоми в молекулата.

Крайни въглеводороди наречени наситени или парафинови - те са ациклични (без цикли) съединения с нормална или разклонена структура, атомите в молекулите на които са свързани чрез единични връзки. Общата формула има формата CnH2n + 2 и описва хомоложната серия алкани. Молекулата на всеки следващ термин се увеличава в сравнение с предишния с един атом С и два атома Н. Наситените въглеводороди включват:

• метан;
• етан;
• пропан и т.н.

Циклопарафините също принадлежат към наситени въглеводороди. Това е голяма група органични съединения, молекулите на които са затворени с пръстени. Хомоложната серия от тях има формулата CnH2n, започва с химическо вещество с три въглеродни атома. Примери за циклопарафини:

• циклопропан;
• циклобутан;
• циклопентан и така нататък

Ненаситените или ненаситените въглеводороди също са ациклични. Те включват вещества от нормална и изострена. Хомоложната серия алкени има обща формула CnH2n. Тези съединения се отличават с присъствието на една двойна връзка между два въглеродни атома. Ако предишната серия започва с въглеводород с един въглероден атом (метан), то това започва с вещество, в което молекулата съдържа два въглеродни атома. Примери за алкени:

• етена;
• пропил;
• бутена и така нататък.

Въглеводородите в молекулата, от които два въглеродни атома са свързани чрез тройна връзка, са още по-ненаситени, в противен случай те се наричат ​​ацетилен. Те се свързват с хомоложна серия от алкини. Той се описва с формулата CnH2n-2 и започва с ацетилен във формулата, в която има два С атома.Примери на алкини:

• етин;
• -пропанов;
• бутин-1 и т.н.

Ненаситените ациклични въглеводороди, в молекулата на които има две двойни връзки, се наричат ​​диенични. Те имат обща формула CnH2n-2. Хомоложната им серия започва с въглеводород с три въглеродни атома в молекулата. Двойните връзки могат да бъдат конюгирани (отделени чрез единична връзка), кумулирани (разположени близо до съседни атоми) или изолирани (разделени с няколко единични връзки). Примери за диени:

• 1,2-пропадиен;
• 1,3-бутадиен;
• изопрен и т.н.

Създава се специална група химикали циклична структура, в чиято молекула има бензенов пръстен. Хомоложната серия от най-простите ароматни въглеводороди започва със съединение с шест въглеродни атома - бензол. Хомолозите от тази серия се образуват чрез заместване на един или няколко водородни атома, свързани към бензеновия пръстен с радикали. По този начин се получават редица вещества: бензол, толуен, ксилен. Ако в молекулата има два или повече заместители, тогава е посочено наличието на изомери за тези вещества. Други хомоложни серии от ароматни съединения се образуват от нафтален, антрацен и други вещества.

Ако в въглеводородната молекула има функционална група, тогава такива химични съединения също образуват хомоложна серия.

• Редица алкохоли се отличават от присъствието в молекулата на хидроксилната група (-ОН). За монохидратните алкохоли един водороден атом в ацикличен въглеводород е заменен с хидроксилна група - тяхната формула: CnH2n + 1OH. Има и серии многовалентни алкохоли.
• Редица феноли се характеризират с присъствието на хидроксилна група (-OH) в молекулата, но заменя водород в бензеновия пръстен.
• Редица алдехиди се отличават от присъствието в молекулата на химичното съединение на карбонилната група (> C = 0), общата формула на алдехидите: R-CH = O.
• Редица кетони също така различават наличието на карбонилна група (> С = О), но ако е свързана с един радикал в алдехиди, тогава има два кетона на въглеводородни радикали. Кетонната формула: R1-CO-R2.
• Редица карбоксилни киселини се различават от други химични карбоксилни групи, които съчетават карбонилни и хидроксилни групи. Формулата е RCOOH.

За всеки ред, дали хомоложни серия алдехиди, карбонови (органични) киселини, алкохоли или други вещества, техните свойства ще зависят до голяма степен от вида на функционалната група и естествено се различават по брой с увеличаване вещества молекулно тегло. Такава класификация на огромен клас химични съединения помага да се разбере природата и да се изследват техните свойства.