Гомологи. Гомологический ряд

Гомологи – это вещества близкие по строению и свойствам, которые отличаются на одну или несколько групп – СН₂.

Каждый класс органических соединений имеет свою общую формулу и для каждого класса органических соединений можно составить их гомологический ряд.

Например, алканы имеют общую формулу C_nH_2n+2, где n – число атомов углерода, причём каждый член гомологического ряда будет отличаться от предыдущего на группу – СН₂. Такая последовательность соединений называется гомологическим рядом (от греческого homolog – «сходный»), отдельные члены этого ряда называются гомологами, а группа атомов, на которую отличаются соседние гомологи (группа – СН₂) – гомологической разностью.

Гомологический ряд легко построить, для этого нужно к каждому последующему представителю добавить один атом углерода и 2 атома водорода, то есть группу – СН₂. Так, первым представителем алканов является метан – СН₄ содержит один атом углерода (Н – СН₂ – Н). Второй член гомологического ряда, у которого 2 атома углерода – этан – С₂Н₆ (Н – СН₂ – СН₂ – Н). Третий член гомологического – С₃Н₈,  у него 3 атома углерода и он отличается от предыдущего на группу – СН₂ (Н – СН₂ – СН₂ – СН₂ – Н). Четвёртый представитель гомологического ряда алканов также отличается от предыдущего на группу – СН₂, у него уже четыре атома углерода (Н – СН₂ – СН₂ – СН₂ – СН₂ – Н).

Понятно, что гомологи отличаются молярной массой, а значит физическими свойствами. Как правило, с увеличение числа атомов углерода в молекуле увеличиваются температуры кипения и плавления, увеличивается плотность.

Для алкенов характерна общая формула С_nH_2n. Первый член гомологического ряда имеет формулу С₂Н₄ и называется этен, второй представитель алкенов – пропен – С₃Н₆, третий – бутен-1,четвёртый – пентен-1. И так далее, то есть в данном гомологическом ряду также каждый последующий член гомологического ряда отличается от предыдущего на группу – СН₂.

Для алкинов также можно составить гомологический ряд. Общая формула алкинов – С_nH_2n-2, поэтому первым представителем этого ряда будет этин, али ацетилен – С₂Н₂, вторым членом ряда является пропин – С₃Н₄, третим – бутин-1 – С₄Н₆, четвёртым – пентин-1 – С₅Н₈.

Общая формула спиртов – С_nH_2n+1OH. Первым членом гомологического ряда спиртов является метанол – СН₃ОН, или метиловый спирт, затем С₂Н₅ОН – этанол, или этиловый спирт, третьим представителем ряда спиртов является пропанол-1, или пропиловый спирт – С₃Н₇ОН, четвёртым – бутанол-1, или бутиловый спирт – С₄Н₉ОН, пятым – пентанол-1, или амиловый спирт – С₅Н₁₁ОН. Таким образом, в этом гомологическом ряду каждый последующий представитель отличается от предыдущего на группу -СН₂.

Составим гомологический ряд альдегидов. Учитывая, что общая формула альдегидов С_nH_2n+1CHO, то первым представителем данного гомологического ряда будет метаналь, или муравьиный альдегид – НСОН, вторым членом ряда – этаналь, или уксусный альдегид – СН₃СНО, третьим – пропаналь, или пропионовый альдегид – СН₃СН₂СНО, четвёртым – бутаналь, или масляный альдегид – СН₃СН₂СН₂СНО и так далее.

Аналогично и для карбоновых кислот. Так, общая формула насыщенных одноосновных карбоновых кислот – C_nH_2n+1COOH. Поэтому первым представителем данного гомологического ряда является метановая кислота, или муравьиная – НСООН, вторым – этановая кислота, или уксусная – СН₃СООН, третьим – пропановая, или пропионовая кислота – СН₃СН₂СООН, четвёртым – бутановая, или масляная кислота – СН₃СН₂СН₂СООН, пятым – пентановая, или валериановая кислота – СН₃СН₂СН₂СН₂СООН.

Таким образом, для каждого класса органических соединений можно составить гомологический ряд, учитывая общую формулу данного класса. Каждый последующий член гомологического ряда отличается от предыдущего на группу – СН₂, которую называют гомологической разность. А сами вещества этого ряда называются гомологами. Как правило, с увеличением числа атомов углерода в гомологическом ряду увеличиваются температуры плавления и кипения, увеличивается плотность.