Was ist eine homologe Serie?
Eine homologe Reihe bezieht sich auf organische Moleküle oder Verbindungen mit einer ähnlichen Molekülformel, wodurch die Verbindungen ähnliche chemische Eigenschaften aufweisen. Mit zunehmender Molekülgröße der Verbindung innerhalb der homologen Reihe ändern sich auch die physikalischen Eigenschaften allmählich. Der Hauptunterschied zwischen Verbindungen in solchen Reihen besteht in der Hinzufügung einer zusätzlichen Kohlenstoff- und Dihydrogengruppe, CH 2.
Viele verschiedene Arten von Verbindungen haben homologe Reihen. Die gebräuchlichsten Reihen umfassen Alkane, Ether und Alkohole; Andere homologe Reihen schließen Alkene oder Olefine und Alkine und Carbonsäuren ein. Alkane sind Verbindungen, die nur Kohlenstoff und Wasserstoff enthalten, die durch Einfachbindungen verbunden sind. Ether sind Verbindungen mit einer etherfunktionellen Gruppe, die aus einem Sauerstoff besteht, der entweder an zwei Alkane oder an zwei Arylverbindungen gebunden ist, dargestellt als RO-R '. R und R 'beziehen sich auf die verschiedenen Alkan- oder Arylverbindungen.
Alkohole enthalten eine funktionelle Gruppe, die aus einem Sauerstoff besteht, der an einen Wasserstoff (-OH) gebunden ist, und Alkene haben eine funktionelle Gruppe eines Kohlenstoffs, der an einen anderen Kohlenstoff doppelt gebunden ist (C = C). Alkine ähneln Alkenen, obwohl die funktionelle Gruppe aus einem Kohlenstoffmolekül mit einer Dreifachbindung an ein anderes Kohlenstoffmolekül besteht. Carbonsäuren sind Säuren, die mindestens eine Carboxylgruppe (-COOH) enthalten.
Die Verbindungen in der Reihe variieren je nach CH2-Einheit und bestimmter Molekülmasse. Die Alkanreihe beginnt mit Methan mit der Summenformel CH4 und einer Masse von 16,04. Die nächste Verbindung ist Ethan mit einer Formel von C2H6 und einer Masse von 30,07. Es folgen Butan, Formel C4H10 und Masse 58.12 und Pentan, Formel C5H12 und Masse 72.15. Wie zu sehen ist, enthält Ethan einen Kohlenstoff mehr und zwei Wasserstoff mehr als Methan und hat eine Masse von 14 mehr als Methan. Das gleiche gilt für Ethan und Butan sowie für Butan und Pentan.
Die physikalischen Eigenschaften dieser Verbindungen ändern sich auch allmählich, wenn die Moleküle größer werden. Typischerweise nimmt mit zunehmender Länge der Kohlenstoffkette die Fähigkeit der Verbindung ab, sich in Wasser zu lösen, obwohl dies auch von der chemischen Natur der funktionellen Gruppe abhängt, da einige funktionelle Gruppen in Wasser löslicher sind als andere. Wenn die Kohlenstoffketten innerhalb der homologen Reihe länger werden, ändert sich der Siedepunkt der Verbindung. Während es in vielen Fällen zunimmt, beginnt der Siedepunkt zu sinken, wenn die Kohlenstoffkette beginnt, sich zu verzweigen. Dies ist nur eine der Ausnahmen bei den physischen Veränderungen.