Homologien serien

I kemi er der grupper af organiske stoffer, der har lignende egenskaber og forenes med en generel formel, der beskriver mønsteret af strukturforskellen for hvert efterfølgende medlem af gruppen fra den foregående. For eksempel er en homolog serie af alkaner, alkener, alkyner eller andre grupper. Denne nomenklatur er af stor betydning for forskning, prognoser eller praktisk anvendelse. For organiske stoffer kombineret i en gruppe, er der regelmæssige ændringer i kemiske og fysiske egenskaber, og alle sammenhenger med ændringen i molekylvægt.

Lige så vigtigt er reglerne, der beskriver, hvordan stoffers egenskaber ændres, når de flyttes fra en gruppe til en anden. For at forstå, hvad en homologisk serie er, bør du overveje specifikke eksempler. For en hvilken som helst gruppe af forbindelser er den stigende smeltning (krystallisation), kogning (kondensation) og densitet med stigende molekylvægt og antallet af carbonatomer i molekylet karakteristiske.

De begrænsende carbonhydrider hedder mættet eller paraffinisk; De er acykliske (ingen cyklusser) forbindelser af en normal eller forgrenet struktur, hvor atomerne i molekylerne er forbundet med enkeltbindinger. Den generelle formel har formen CnH2n + 2 og beskriver den homologe serie af alkaner. Molekylet af hver næste terme stiger i sammenligning med den foregående med et atom C og to atomer H. De mættede carbonhydrider indbefatter:

• metan;
• ethan;
• Propan og så videre.

Cycloparaffiner tilhører også mættede carbonhydrider. Dette er en stor gruppe af organiske forbindelser, hvis molekyler er lukket af ringe. Den homologe serie af dem har formlen CnH2n, begynder med et kemisk stof med tre carbonatomer. Eksempler på cycloparaffiner:

• cyclopropan;
• cyclobutan;
• Cyclopentan og så videre

Umættede eller umættede carbonhydrider er også acykliske. Disse stoffer er normale og isostroeniya. Den homologe serie af alkener har den generelle formel CnH2n. Disse forbindelser karakteriseres ved tilstedeværelsen af en dobbeltbinding mellem to carbonatomer. Hvis den foregående serie starter med et carbonhydrid med et carbonatom (methan), begynder dette med et stof, hvori molekylet indeholder to carbonatomer. Eksempler på alkener:

• ethen;
• propyl;
• Butene og så videre.

Hydrocarboner, i et molekyle, hvoraf to carbonatomer er forbundet med en tredobbelt binding, er endnu mere umættede, ellers hedder de acetylen. De er forbundet med en homolog serie af alkyner. Det beskrives ved formlen CnH2n-2 og begynder med acetylen, i formlen hvoraf der er to C-atomer. Eksempler på alkyner:

• ethyn;
• propyn;
• Butyn-1 og så videre.

Umættede acykliske carbonhydrider, i molekylet, hvoraf der er to dobbeltbindinger, kaldes dienisk. De har den generelle formel CnH2n-2. Deres homologe serie begynder med et carbonhydrid med tre carbonatomer i molekylet. Dobbeltbindinger kan konjugeres (adskilt af en enkeltbinding), kumuleret (placeret nærliggende atomer) eller isoleret (adskilt af adskillige enkeltbindinger). Eksempler på diener:

• 1,2-propadien;
• 1,3-butadien;
• Isoprene og så videre

En særlig gruppe er dannet af kemiske stoffer af cyklisk struktur, i hvilket molekyle der er en benzenring. Den homologe serie af de enkleste aromatiske carbonhydrider begynder med en forbindelse med seks carbonatomer - benzen. Homologer i denne serie dannes ved at erstatte et eller flere hydrogenatomer bundet til benzenringen med radikaler. Således opnås en række stoffer: benzen, toluen, xylen. Hvis der er to eller flere substituenter i molekylet, er tilstedeværelsen af isomerer for disse stoffer indikeret. Anden homolog serie af aromatiske forbindelser er dannet ud fra naphthalen, antracen og andre stoffer.

Hvis der er en funktionel gruppe i carbonhydridmolekylet, danner sådanne kemiske forbindelser også en homolog serie.

• En række alkoholer skelnes ved tilstedeværelsen i hydroxylgruppens molekyle (-OH). For monovalente alkoholer erstattes et hydrogenatom i det acykliske carbonhydrid med en hydroxylgruppe; Deres formel: CnH2n + 1OH. Der er også en række polyvalente alkoholer.
• En række phenoler er karakteriseret ved tilstedeværelsen af en hydroxylgruppe (-OH) i molekylet, men den erstatter hydrogen i benzenringen.
• En række aldehyder skelnes ved tilstedeværelsen i molekylet af en kemisk forbindelse af carbonylgruppen (> C = O); Generel formel af aldehyder: R-CH = O.
• En række ketoner skelner også tilstedeværelsen af en carbonylgruppe (> C = O), men hvis den er forbundet til en radikal i aldehyder, så er der to ketoner af carbonhydridradikaler. Ketonformlen: R1-CO-R2.
• En række carboxylsyrer adskiller sig fra andre kemiske carboxylgrupper, som kombinerer carbonyl- og hydroxylgrupper. Formlen er RCOOH.

For hver serie, det være sig en homolog serie af aldehyder, carboxylsyre (organiske) syrer, alkoholer eller andre stoffer, vil deres egenskaber i vid udstrækning bestemmes af typen af funktionelle grupper og vil naturligvis variere sammen med stigningen i stoffets molekylmasse. Denne klassificering af en stor klasse af kemiske forbindelser hjælper med at forstå naturen og at studere deres egenskaber.