Что такое гомологический ряд в химии

Гомологический ряд — определение, общая формула и примеры для разных классов соединений

При изучении органической химии, отличающейся сложностью своих закономерностей, первое и основное, что следует понять — свойства и законы гомологических рядов.

Гомология, гомологи, гомологический ряд — определения и примеры

Гомология — химическое явление, при котором соединения отличаются друг от друга на определённое количество групп, обладают сходной характеристикой и проявляют похожие свойства.

Гомологический ряд — последовательность однотипных органических соединений, каждое из последующих имеет с предыдущим определённую гомологическую разность. При этом свойства веществ, состоящих в рядах, то есть гомологов, изменяются с определённой закономерностью.

Например, если говорить о гомологическом ряде алкинов, он состоит из следующих гомологов:

пентин — C5H8 и т. д.

Гомологический ряд алканов в таблице

Алканы — ациклические предельные углеводороды:

всеобщая формула алканов — СnH2n+2;

Алканы обладают следующими свойствами:

в последовательности гомологического ряда происходят изменения агрегатных состояний веществ с газообразного на жидкое и на твёрдое;

нерастворимы в воде, но могут растворяться в неполярных растворителях;

используются в промышленности (метан — топливо, пропан — автомобильное топливо, бутан — сырье для производства каучука, пропан и бутан — балонные газы).

При изучении алканов стоит обращать внимание на их изомеры. Например, структурным изомером бутана является метилпропан, а пентана — метилбутан.

Алканы могут вступать в следующие реакции:

Горение в кислороде: СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О.

Замещение с галогенами: CH4 + Cl2 = CH3Cl + HСl.

Разложение при высокой температуре: СН4 = C + 2H2.

Гомологический ряд алкенов в таблице

Алкены — углеводороды, имеющие ациклический непредельный характер.

Алкены обладают следующими свойствами:

не способны растворяться в воде, но полностью растворяются при взаимодействии с органическими растворителями;

имеют очень высокую температуру плавления и кипения;

применяются в промышленности для синтеза таких важных соединений, как фенола, полипропилена, стирола, ацетона, глицерина и других.

Алкены участвуют в следующих химических реакциях:

Горение в кислороде: C2H4 + 3O2 = 2CO2 + H2O.

Галогенирование (присоединение к галогенам): CH2=CH2 + Cl2 = Cl-CH2-CH2-Cl.

Присоединение к водороду (гидрирование): CH2=CH-CH3 + H2 = CH3-CH2-CH3.

Гидратация (присоединение к воде): CH2=CH2 + H2O = CH3-CH2OH.

Полимеризация: nCH2=CH2 = (-CH2-CH2-) * n.

Гомологический ряд альдегидов

Делятся на насыщенные и алифатические насыщенные, общая молекулярная формула первых — СnH2nO, вторых — СnH2n+1CHO соответственно.

К примерам альдегидов относятся метаналь, этаналь, пропаналь, бутаналь, пентаналь, гексаналь и так далее.

Альдегиды принимают участие в следующих реакциях:

Присоединение воды: R-CH = O + H2O = R-CH(OH)-OH.

Присоединение спиртов: CH3-CH = O + C2H5OH = CH3-CH(OH)-O-C2H5.

Присоединение аминов: C6H5CH = O + H2NC6H5 = C6H5CH = NC6H5 + H2O.

Восстановление водородом: R-CH = O + H2 = R—CH2-OH.

Альдегиды обладают следующими свойствами:

низшие представители класса имеют резкий запах;

в гомологическом ряду происходит изменение агрегатных состояний от жидкого до твёрдого;

используются в лекарственной промышленности, парфюмерии и т. д.

Хоть органическая химия и требует внимательного изучения, совсем необязательно полностью зазубривать все классы веществ. Намного проще для понимания и качественного запоминания обращать внимание именно на закономерности изменения свойств и характеристик ближайших соединений, следуя плану.

Источник

Гомологи. Гомологический ряд

Урок 5. Химия 10 класс (ФГОС)

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока «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.

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.

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.

Источник

Гомологический ряд химических соединений

В данной статье читатель найдет информацию о гомологичных соединениях, узнает, что они собой представляют. Будут рассмотрены общие свойства, формула веществ и их наименования, характеристика. К тому же затронуто будет не только химическое понимание гомологов, но и биологическое.

Что такое гомологический ряд

Гомологический ряд – это химические соединения, имеющие аналогичный структурный тип, но различающиеся по количеству повторения элементарных единиц вещества. Различие структурных компонентов, а именно одинаковых единиц, и называется гомологической разностью. Гомологами называют вещества, которые находятся в одном и том же гомологическом ряду.

Общие представления о структуре и гомологии соединений

Представление о гомологии веществ в органической химии базируется на понимании того, что как физические, так и химические качественные характеристики веществ могут определяться молекулярной структурой. Свойства гомологических соединений могут зависеть от строения углеродного скелета и функциональной группы определенного соединения.

Определить химические свойства и, следовательно, принадлежность гомолога к конкретному классу возможно по его функциональной группе. В качестве примера можно обратить внимание на карбоксильную группу, которая отвечает за проявление кислых свойств и принадлежность вещества к карбоновым кислотам. Однако определить уровень проявления химических или физически качеств можно, изучая не только функциональную группу, но и углеродный молекулярный скелет.

Существуют соединения, в которых углеродные скелеты схожи, иными словами, изомерия в них отсутствует. Такие гомологи записываются следующим образом: X – (CH₂)_n – Y. Количество метиленовых n-звеньевых единиц является гомологичным и относится к классу соединений одного вида. Подобные виды гомологов являются ближайшими.

Гомологический ряд веществ носит некоторые общие закономерности изменения свойств от младших представителей к старшим. Подобное явление способно нарушаться, что связано с образованием водородной связи при наличии группы, которая может их образовывать.

Гомология альдегидов

Альдегиды – ряд соединений органического типа, содержащих в себе альдегидную группу – COH. В веществах данного типа карбоксильная группа взаимосвязана с водородным атомом и одной радикальной группой.

Гомологический ряд альдегидов имеет общую формулу R–COH. Одним из элементарных представителей является формальдегид (H–COH), в нем альдегидная группа связана с H. В других, предельных представителях данного ряда соединений водородный атом заменяется на алкин. Общая формула: C_nC_2n+1–COH.

Альдегиды рассматриваются в качестве веществ, которые произошли в результате замены в парафиновом углеводородном атоме H на группу альдегидную группу. Для таких химических соединений изомерия и гомология является аналогичной другим производным предельных однозамещенных углеводородов.

Наименование альдегидов составляется в зависимости от названия кислоты с таким же количеством углеродных атомов в молекуле, например: CH3–CHO – уксусный альдегид, CH3CH2–CHO – пропионовый альдегид, (CH3)2CH–CHO – изомасляный альдегид и т. д.

Гомология алкинов

Алкины – это углеводородные химические соединения, несущие в себе тройные связи между атомами C. Они образовывают ряд гомологов с характерной формулой C_nH_2n-2. Общая особенность положения углеродного атома при тройном количестве связей – состояние sp-гибридизации.

Гомологический ряд алкинов: этин (C2H2), пропин (C3H4), бутин (C4H6), пентин (C5H8), гексин (C6H10), гептин (C7H12), октин (C8H14), нонин (C9H16), децин (C10H18).

Физические свойства алкинов определяются аналогичным образом с алкенами. Например, температура кипения и плавления постепенно возрастает с увеличением длины главенствующей цепи углерода и молекулярной массой. К химическим свойствам можно отнести реакции галогенирования, гидрогалогенирования, гидратацию, полимеризацию. Для алкинов также характерны реакции замещения.

Гомология в биологии

Гомологический ряд используется в биологии, однако носит несколько иной характер. Н. И. Вавилов открыл закон, в соответствии с которым происхождение видов и даже родов растений, сходных между собой, влечет протекание изменчивости по параллельным путям. Роды и виды, характеризующиеся генетически аналогичными наследственными изменениями, могут послужить способом определения изменений в проявлении признаков для иных, родственных видов. Как и в химической таблице Д. И. Менделеева, гомологический закон делает возможным определение и предсказание существования неизвестных таксономических единиц растений с селективными особенностями, носящими ценный характер. Этот закон был сформулирован благодаря изучению параллелизмов, проявляющихся в наследственной изменчивости поколений.

Заключение

Гомологический ряд веществ, характеризующихся общей формульной структурой, но отличающихся гомологической разностью, позволил человеку увеличить химический потенциал веществ, открывать и получать множество новых соединений, используемых во всех сферах жизнедеятельности. Лучше понять фундаментальное явление о том, что физические и химические качественные характеристики могут определяться молекулярной структурой соединения.

Источник

Например, если говорить о гомологическом ряде алкинов, он состоит из следующих гомологов:

Гомологический ряд алканов в таблице

Алканы обладают следующими свойствами:

в последовательности гомологического ряда происходят изменения агрегатных состояний веществ с газообразного на жидкое и на твёрдое;

нерастворимы в воде, но могут растворяться в неполярных растворителях;

Алканы могут вступать в следующие реакции:

Замещение с галогенами: CH₄ + Cl₂ = CH₃Cl + HСl.

Разложение при высокой температуре: СН₄ = C + 2H₂.

Гомологический ряд алкенов в таблице

Алкены обладают следующими свойствами:

не способны растворяться в воде, но полностью растворяются при взаимодействии с органическими растворителями;

имеют очень высокую температуру плавления и кипения;

применяются в промышленности для синтеза таких важных соединений, как фенола, полипропилена, стирола, ацетона, глицерина и других.

Алкены участвуют в следующих химических реакциях:

Галогенирование (присоединение к галогенам): CH₂=CH₂ + Cl₂ = Cl-CH₂-CH₂-Cl.

Гомологический ряд альдегидов

К примерам альдегидов относятся метаналь, этаналь, пропаналь, бутаналь, пентаналь, гексаналь и так далее.

Альдегиды принимают участие в следующих реакциях:

Присоединение воды: R-CH = O + H₂O = R-CH(OH)-OH.

Восстановление водородом: R-CH = O + H₂ = R—CH₂-OH.

Альдегиды обладают следующими свойствами:

низшие представители класса имеют резкий запах;

в гомологическом ряду происходит изменение агрегатных состояний от жидкого до твёрдого;

используются в лекарственной промышленности, парфюмерии и т. д.

Хоть органическая химия и требует внимательного изучения, совсем необязательно полностью зазубривать все классы веществ. Намного проще для понимания и качественного запоминания обращать внимание именно на закономерности изменения свойств и характеристик ближайших соединений, следуя плану.

Источник