De homologiereeks

In de chemie zijn er groepen organische stoffen,gekenmerkt door vergelijkbare eigenschappen en verenigd door een algemene formule die het patroon van het structurele verschil van elk volgend lid van de groep uit de vorige beschrijft. Bijvoorbeeld een homologe reeks van alkanen, alkenen, alkynen of andere groepen. Deze nomenclatuur is van groot belang voor onderzoek, prognoses of praktische toepassing. Voor organische stoffen gecombineerd in een groep, zijn er regelmatige veranderingen in chemische en fysische eigenschappen, en deze correleren allemaal met de verandering in molecuulgewicht.

Niet minder belangrijk zijn de regels die beschrijven hoe heteigenschappen van stoffen in de overgang van de ene groep naar de andere. Om te begrijpen wat een homologische reeks is, zou men specifieke voorbeelden moeten overwegen. Voor elke groep verbindingen zijn de stijgende temperaturen van smelten (kristallisatie), koken (condensatie) en dichtheid met toenemend molecuulgewicht en aantal koolstofatomen in het molecuul kenmerkend.

Beperkende koolwaterstoffen worden verzadigde ofparaffine; het zijn acyclische (geen cycli) verbindingen met een normale of vertakte structuur, waarbij de atomen in de moleculen verbonden zijn door enkelvoudige bindingen. De algemene formule heeft de vorm CnH2n + 2 en beschrijft de homologe reeks alkanen. Het molecuul van elke volgende term stijgt in vergelijking met de vorige door één atoom C en twee atomen H. De verzadigde koolwaterstoffen omvatten:

• methaan;
• ethaan;
• propaan enzovoort.

Verzadigde koolwaterstoffen omvatten ookcycloparaffinen. Dit is een grote groep organische verbindingen, waarvan de moleculen worden afgesloten door ringen. De homologe reeks ervan heeft de formule CnH2n, begint met een chemische stof met drie koolstofatomen. Voorbeelden van cycloparaffinen:

• cyclopropaan;
• cyclobutaan;
• cyclopentane enzovoort

Onverzadigde of onverzadigde koolwaterstoffen ookzijn acyclisch. Deze omvatten stoffen van normale en isostroeniya. De homologe reeks alkenen heeft de algemene formule CnH2n. Deze verbindingen onderscheiden zich door de aanwezigheid van één dubbele binding tussen twee koolstofatomen. Als de vorige serie begint met een koolwaterstof met één koolstofatoom (methaan), dan begint dit met een stof waarin het molecuul twee koolstofatomen bevat. Voorbeelden van alkenen:

• etheen;
• propyl;
• buteen enzovoort.

Koolwaterstoffen, in het molecuul waarvan twee atomenkoolstof zijn verbonden door een drievoudige binding, zijn zelfs meer onverzadigd, anders worden ze acetyleen genoemd. Ze worden vergezeld door een homologe reeks alkynes. Het wordt beschreven door de formule CnH2n-2 en begint met acetyleen, in de formule waarvan er twee C-atomen zijn Voorbeelden van alkynen:

• ethyn;
• propyn;
• butyn-1 enzovoort.

Onverzadigde acyclische koolwaterstoffen, inmolecuul waarvan er twee dubbele bindingen zijn, worden dieen genoemd. Ze hebben de algemene formule CnH2n-2. Hun homologe reeks begint met een koolwaterstof met drie koolstofatomen in het molecuul. Dubbele bindingen kunnen worden geconjugeerd (gescheiden door een enkele binding), gecumuleerd (zich in de buurt van naburige atomen bevinden) of geïsoleerd (gescheiden door verschillende enkelvoudige bindingen). Voorbeelden van dienen:

• 1,2-propadieen;
• 1,3-butadieen;
• isopreen enzovoort

Een speciale groep bestaat uit chemicaliëneen cyclische structuur in wiens molecuul er een benzeenring is. De homologe reeks van de eenvoudigste aromatische koolwaterstoffen begint met een verbinding met zes koolstofatomen - benzeen. Homologen van deze reeks worden gevormd door een of meer waterstofatomen te vervangen die aan de benzeenring zijn gebonden met radicalen. Zo wordt een aantal stoffen verkregen: benzeen, tolueen, xyleen. Als er twee of meer substituenten in het molecuul aanwezig zijn, is de aanwezigheid van isomeren voor deze stoffen aangegeven. Andere homologe reeksen aromatische verbindingen worden gevormd uit naftaleen, antraceen en andere stoffen.

Als er een functionele groep in het koolwaterstofmolecuul is, vormen dergelijke chemische verbindingen ook een homologe reeks.

• Een aantal alcoholen onderscheidt zich door de aanwezigheid van een molecuulhydroxylgroep (-OH). Voor monohydrische alcoholen is één waterstofatoom in de acyclische koolwaterstof vervangen door een hydroxylgroep; hun formule: CnH2n + 1OH. Er zijn ook series polyhydrische alcoholen.
• Een aantal fenolen wordt gekenmerkt door de aanwezigheid van een hydroxylgroep (-OH) in het molecuul, maar het vervangt waterstof in de benzeenring.
• Een aantal aldehyden onderscheidt zich door de aanwezigheid in het molecuul van een chemische verbinding van de carbonylgroep (> C = O); De algemene formule voor aldehyden is: R-CH = O.
• Een aantal ketonen onderscheidt ook de aanwezigheid van een carbonylgroep (> C = O), maar als het verbonden is met één groep in aldehyden, dan zijn er twee ketonen van koolwaterstofradicalen. De ketonformule: R1-CO-R2.
• Een aantal carbonzuren verschilt van andere chemicaliën van de carboxylgroep, die carbonyl- en hydroxylgroepen combineert. De formule is RCOOH.

Voor elke serie, zij het de homologiereeksaldehyden, carbonzuren (organische) zuren, alcoholen of andere stoffen, zullen hun eigenschappen grotendeels bepaald worden door het type functionele groep en zullen natuurlijk variëren samen met de toename van de moleculaire massa van de stof. Een dergelijke classificatie van een grote reeks chemische verbindingen helpt de natuur te begrijpen en hun eigenschappen te bestuderen.