סדרת ההומולוגיה

בכימיה יש קבוצות של חומרים אורגניים,המאופיינת במאפיינים דומים ומאוחדת על ידי נוסחה כללית המתארת ​​את תבנית ההבדל המבני של כל חבר אחר בקבוצה מהקודם. לדוגמה, סדרה הומולוגית של אלקנים, אלקנים, אלקינים או קבוצות אחרות. המינוח הזה הוא בעל חשיבות רבה למחקר, חיזוי או יישום מעשי. עבור חומרים אורגניים המשולבים בקבוצה, ישנם שינויים קבועים תכונות כימיות ופיסיקליות, וכולם מתואמים עם השינוי במשקל מולקולרי.

לא פחות חשוב הם הכללים המתארים כיצדתכונות של חומרים במעבר מקבוצה אחת לאחרת. כדי להבין מה היא סדרה הומולוגית, יש לקחת בחשבון דוגמאות ספציפיות. עבור כל קבוצה של תרכובות, הטמפרטורות הגוברות של ההיתוך (התגבשות), רותחים (עיבוי) וצפיפות עם משקל מולקולרי גדל ומספר אטומי פחמן במולקולה אופייניים.

הגבלת הפחמימנים נקראת רוויה אופרפין; הם מחזורי מחזורי (ללא מחזורי) של מבנה רגיל או מסועף, האטומים במולקולות של אותם מחוברים על ידי קשרים בודדים. הנוסחה הכללית יש את הטופס CnH2n + 2 ומתאר את סדרת הומולוגיים של אלקאנים. מולקולה של כל טווח הבא מגדיל לעומת אחד קודם אחד אטום C ושני אטומים H. פחמימנים רוויים כוללים:

• מתאן;
• אתאן;
• פרופאן וכן הלאה.

פחמימנים רוויים כוללים גםCycloparaffins. זוהי קבוצה גדולה של תרכובות אורגניות, אשר מולקולות של אשר סגורים על ידי טבעות. סדרה הומולוגית של אותם יש את הנוסחה CnH2n, מתחיל עם חומר כימי עם שלושה אטומי פחמן. דוגמאות של Cycloparaffins:

• cyclopropane;
• cyclobutane;
• cyclopentane וכן הלאה

פחמימנים בלתי רוויים או בלתי רוויים גם כןהם acyclic. אלה כוללים חומרים נורמליים ו isostroeniya. הסדרה ההומולוגית של האלקנים יש את הנוסחה הכללית CnH2n. תרכובות אלה נבדלות על ידי נוכחות של קשר כפול אחד בין שני אטומי פחמן. אם הסדרה הקודמת מתחילה עם פחמימנים עם אטום פחמן אחד (מתאן), אז זה מתחיל עם חומר שבו המולקולה מכילה שני אטומי פחמן. דוגמאות לאלקנים:

• ethen;
• פרופן;
• butene וכן הלאה.

פחמימנים, במולקולה של שני אטומיםפחמן מקושרים על ידי קשר משולש, הם אפילו לא רוויות יותר, אחרת הם נקראים אצטילן. הם מחוברים על ידי סדרה הומולוגית של alkynes. זה מתואר על ידי הנוסחה CnH2n-2 ומתחיל עם אצטילן, בנוסחה שבה יש שני אטומי C. דוגמאות של alkynes:

• האתין
• propyne;
• butyn-1 וכן הלאה.

פחמימנים אצטליים בלתי רווייםהמולקולה שבה יש שתי קשרים כפולים, נקראים dienic. יש להם את הנוסחה הכללית CnH2n-2. הסדרה ההומולוגית שלהם מתחילה בפחמימנים עם שלושה אטומי פחמן במולקולה. קשרים כפולים יכולים להיות מצומדות (מופרדים על ידי קשר יחיד), מצטברים (הממוקמים ליד אטומים שכנים) או מבודדים (מופרדים על ידי מספר קשרים בודדים). דוגמאות של dienes:

• 1,2-propadiene;
• 1,3-בוטאדינים;
• isoprene וכן הלאה

קבוצה מיוחדת מורכבת מחומרים כימייםמבנה מחזורי שבמולקולה שלו יש טבעת בנזן. הסדרה ההומולוגית של הפחמימנים הארומטיים הפשוטים ביותר מתחילה במתחם עם שישה אטומי פחמן - בנזין. הומולוגים של סדרה זו נוצרים על ידי החלפת אחד או יותר אטומי מימן המצורפת טבעת בנזן עם רדיקלים. לפיכך, מספר חומרים מתקבלים: בנזין, טולואן, קסילן. אם יש שניים או יותר substitents במולקולה, אז נוכחות של איזומרים עבור חומרים אלה הוא ציין. סדרות הומולוגיות אחרות של תרכובות ארומטיות נוצרות מנפטלין, אנתרקן וחומרים אחרים.

אם יש קבוצה תפקודית במולקולת הפחמימנים, אז תרכובות כימיות כאלה גם יוצרים סדרה הומולוגית.

• מספר אלכוהולים נבדלים על ידי נוכחות של מולקולהקבוצת הידרוקסיל (-OH). עבור מונוהידריק alcohols, אטום מימן אחד של פחמימנים acyclic מוחלף על ידי קבוצת hydroxyl; הנוסחה שלהם: CnH2n + 1OH. יש גם סדרה של אלכוהול polyhydric.
• מספר פנולים מאופיינים על ידי נוכחות של קבוצת hydroxyl (-OH) במולקולה, אבל זה מחליף מימן בטבעת בנזן.
• מספר אלדהידים הוא הבחין בנוכחות במולקולה של תרכובת כימית של קבוצת carbonyl (> C = O); הנוסחה הכללית לאלדהידים היא: R-CH = O.
• מספר קטונים גם מבחינים בין נוכחות של קבוצת carbonyl (C = O), אבל אם היא מחוברת לרדיקל אחד באלדהידים, אז יש שני קטונים של רדיקלים פחמימנים. נוסחת קטון: R1-CO-R2.
• מספר חומצות carboxylic נבדלים מקבוצת כימיקלים אחרים carboxyl, המשלבת קבוצות carbonyl ו hydroxyl. הנוסחה היא RCOOH.

עבור כל סדרה, יהיה זה הסדרה הומולוגיהאלדהידים, חומצות קרבוקסיליות (אורגניות), אלכוהולים או חומרים אחרים, המאפיינים שלהם ייקבעו במידה רבה על ידי סוג של הקבוצה תפקודית יהיה להשתנות באופן טבעי יחד עם הגידול המסה המולקולרית של החומר. סיווג כזה של מעמד עצום של חומרים כימיים מסייע להבין את הטבע וללמוד את תכונותיהם.