Co to jest seria homologiczna?
Serie homologiczne odnoszą się do cząsteczek organicznych lub związków o podobnym wzorze cząsteczkowym, co powoduje, że związki mają podobne właściwości chemiczne. Gdy rozmiar cząsteczki związku wzrasta w obrębie serii homologicznych, właściwości fizyczne również wykazują stopniową zmianę. Główną różnicą między związkami w takich seriach jest dodanie dodatkowej grupy węglowej i diwodorowej CH2.
Wiele różnych rodzajów związków ma serie homologiczne. Najpopularniejsze serie obejmują alkany, etery i alkohole; inne serie homologiczne obejmują alkeny lub olefiny i alkiny oraz kwasy karboksylowe. Alkany to związki zawierające wyłącznie węgiel i wodór połączone pojedynczymi wiązaniami. Etery to związki, które mają eterową grupę funkcyjną, składającą się z tlenu związanego z dwoma alkanami lub z dwoma związkami arylowymi, przedstawionymi jako RO-R '. R i R 'odnoszą się do różnych związków alkanowych lub arylowych.
Alkohole zawierają grupę funkcyjną utworzoną z tlenu związanego z wodorem (-OH), a alkeny mają grupę funkcyjną węgla podwójnie związanego z innym węglem (C = C). Alkiny są podobne do alkenów, chociaż grupa funkcyjna składa się z cząsteczki węgla z potrójnym wiązaniem z inną cząsteczką węgla. Kwasy karboksylowe to kwasy, które zawierają co najmniej jedną grupę karboksylową (-COOH).
Związki w szeregu będą się różnić o jednostkę CH2 i pewną masę cząsteczkową. Seria alkanów zaczyna się od metanu o wzorze cząsteczkowym CH4 i masie 16,04. Kolejnym związkiem jest etan o wzorze C2H6 i masie 30,07. Następnie następuje butan o wzorze C4H10 i masa 58.12 oraz pentan o wzorze C5H12 i masa 72,15. Jak widać, etan zawiera jeszcze jeden węgiel i dwa więcej wodoru niż metan i ma masę 14 więcej niż metan. To samo dotyczy etanu i butanu oraz butanu i pentanu.
Właściwości fizyczne tych związków również zmieniają się stopniowo, gdy cząsteczki stają się większe. Zazwyczaj wraz ze wzrostem długości łańcucha węglowego zmniejsza się zdolność związku do rozpuszczania się w wodzie, chociaż zależy to również od chemicznej natury grupy funkcyjnej, ponieważ niektóre grupy funkcyjne są bardziej rozpuszczalne w wodzie niż inne. Gdy łańcuchy węglowe w serii homologicznej stają się dłuższe, zmienia się temperatura wrzenia związku. Podczas gdy wzrasta w wielu przypadkach, jeśli łańcuch węglowy zaczyna odgałęzienia formy, temperatura wrzenia zacznie spadać. To tylko jeden z wyjątków występujących w zmianach fizycznych.