בכימיה, יש קבוצות של חומרים אורגנייםהנבדלים במאפיינים דומים ומאוחדים על ידי נוסחה כללית, המתארת את תבנית ההבדל המבני של כל אחד מחברי הקבוצה הבאים מהקבוצה הקודמת. לדוגמה, סדרה הומולוגית של אלקנים, אלקנים, אלקינים או קבוצות אחרות. המינוח הזה הוא בעל חשיבות רבה למחקר, חיזוי או יישום מעשי. עבור חומרים אורגניים מקובצים, שינויים קבועים תכונות כימיות ופיסיקליות נצפים, והם כל בקורלציה עם שינויים במשקל המולקולרי.
לא פחות חשוב הכללים המתארים כיצד לשנות.תכונות של חומרים במעבר מקבוצה אחת לאחרת. כדי להבין מהי סדרה הומולוגית, יש להתחשב בדוגמאות קונקרטיות. עבור כל קבוצה של תרכובות, הגדלת טמפרטורות ההיתוך (התגבשות), רותחים (עיבוי) וצפיפות עם משקל מולקולרי גובר ומספר אטומי פחמן במולקולה אופייניים.
פחמימנים רוויים נקראים רוויים אופרפין; הם מחזורי מחזורי (ללא מחזורי) של מבנה רגיל או מסועף, האטומים במולקולות של אשר מחוברים על ידי קשרים בודדים. הנוסחה הכללית היא CnH2n + 2 ומתאר סדרה הומולוגית של אלקאנים. מולקולה של כל חבר הבא עולה על ידי אטום אחד C ושני אטומים H לעומת הקודמת 1. פחמימנים רוויים כוללים:
- מתאן;
- אתאן;
- פרופאן וכן הלאה.
פחמימנים רוויים כוללים גםציקלופראפין. זוהי קבוצה גדולה של תרכובות אורגניות אשר מולקולות סגורות על ידי טבעות. סדרה הומולוגית שלהם יש את הנוסחה CnH2n, החל עם 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 isostatic. הסדרה ההומולוגית של האלקנים יש את הנוסחה הכללית CnH2n. תרכובות אלה מאופיינות בנוכחות של קשר כפול אחד בין שני אטומי פחמן. אם השורה הקודמת החלה עם פחמימנים עם אטום פחמן אחד (מתאן), אז זה מתחיל עם חומר במולקולה שבה יש שני אטומי פחמן. דוגמאות לאלקנים:
- eten;
- פרופן;
- butene וכן הלאה.
פחמימנים, במולקולה שיש בה שני אטומיםפחמן מחוברים על ידי קשר משולש, הם אפילו לא רוויים יותר, אחרת הם נקראים אצטילן. הם מאוחדים על ידי סדרה הומולוגית של alkynes. הוא מתואר על ידי הנוסחה CnH2n-2 ומתחיל עם אצטילן, בנוסחה שבה יש שני אטומים C. דוגמאות של alkynes:
- ethine;
- propyne;
- אבל-1 וכן הלאה.
פחמימנים אציקליים בלתי רווייםמולקולה שיש לה שני קשרים כפולים נקראים diene. יש להם את הנוסחה הכללית CnH2n-2. הסדרה ההומולוגית שלהם מתחילה בפחמימנים עם שלושה אטומי פחמן במולקולה. קשרים כפולים יכולים להיות מצומדים (מופרדים באג"ח אחת), מצטברים (הממוקמים באטומים סמוכים), או מבודדים (מופרדים על ידי מספר קשרים בודדים). דוגמאות של dienes:
- 1,2-propadiene;
- 1,3-בוטאדינים;
- isoprene וכן הלאה
כימיקלים מהווים קבוצה מיוחדת.מחזורי, במולקולה שבה יש טבעת בנזן. הסדרה ההומולוגית של הפחמימנים הארומטיים הפשוטים ביותר מתחילה במתחם עם שישה אטומי פחמן - בנזין. הומולוגים של סדרה זו נוצרים כאשר אחד או כמה אטומי מימן המצורפת טבעת בנזן מוחלפים על ידי רדיקלים. לפיכך, מתברר מספר חומרים: בנזין, טולואן, קסילן. אם יש שניים או יותר substitents במולקולה, אז הם מצביעים על נוכחות של איזומרים עבור חומרים אלה. סדרה הומולוגית אחרת של תרכובות ארומטיות נוצרות מנפטלין, אנתרקן וחומרים אחרים.
אם יש קבוצה תפקודית במולקולת הפחמימנים, אז תרכובות כימיות כאלה גם יוצרים סדרה הומולוגית.
- מספר אלכוהולים המאופיינים בנוכחות במולקולהקבוצת הידרוקסיל (-OH). עבור מונוהידריק alcohols, אטום מימן אחד של פחמימנים acyclic מוחלף על ידי קבוצת hydroxyl; הנוסחה שלהם: CnH2n + 1OH. יש גם שורות של אלכוהול polyhydric.
- מספר פנולים מאופיין על ידי נוכחות של קבוצת hydroxyl (-OH) במולקולה, אבל זה מחליף מימן בצלצול בנזן.
- מספר אלדהידים מאופיין בנוכחות במולקולה של תרכובת כימית של קבוצת carbonyl (> C = O); הנוסחה הכללית אלדהיד: R - CH = O.
- מספר קטונים נבדלים גם על ידי נוכחות של קבוצה carbonyl (> C = O), אבל אם הוא משולב עם רדיקלי אחד באלדהידים, אז יש שני רדיקלים פחמימנים בקטונים. נוסחת קטונים: R1 - CO - R2.
- מספר חומצות קרבוקסיליות נבדלות מכימיקלים אחרים על ידי קבוצת carboxyl המשלבת קבוצות carbonyl ו hydroxyl. הנוסחה היא RCOOH.
עבור כל שורה, יהיה זה שורה הומולוגיתאלדהידים, חומצות קרבוקסיליות (אורגניות), אלכוהולים או חומרים אחרים, המאפיינים שלהם ייקבעו במידה רבה על ידי סוג של הקבוצה תפקודית באופן טבעי לשנות את הסדרה עם משקל מולקולרי גדל של החומר. סיווג כזה של קבוצה מקיפה של חומרים כימיים מסייע להבין את הטבע וללמוד את תכונותיהם.
