Гомологи в хімії — структурні формули, ознаки, приклади

Органічна хімія вивчає сполуки вуглецю, які відносяться в тому числі і до гомологів. У хімії це сполуки, що знаходяться в складі однієї структурної групи.

Вони розрізняються за будовою в ланці -CH, але подібні за своїми властивостями. Це одне з основних понять в органіці.

При вивченні гомологів важлива, в першу чергу, їх структуризація.

Визначення та групи

Загальна структурна формула гомолога:

X-(CH_₂)_n-y

Гомологи – це речовини, які входять в один клас органічних сполук, званий гомологічним рядом. Для кожного класу органічних сполук його можна продовжити, додаючи до з’єднання ще одну ланку -CH_{n –} це називається “гомологічна різниця”.

Всі речовини мають різну молярну масу і структуру молекули, отже, їх фізичні властивості, такі як температури зміни агрегатного стану, густина, міцність і т. д. будуть відрізнятися. Найбільш схожими будуть властивості найближчих один до одного речовин.

Властивості гомологів змінюються від початкових речовин до вищих. Це можна побачити на прикладі гомологічного ряду алканів:

• З першого по четвертий (C1-C4) являють собою гази.
• Речовини по ряду від C5 до C15 – рідини.
• Від C16 – тверді сполуки.

Є певні правила, за якими проходить систематизація органічних сполук.

Номенклатура вуглеводнів

Згідно ІЮПАК (Міжнародного союзу теоретичної і прикладної хімії), перші чотири вуглеводні мають стандартні, що склалися з роками приставки:

• мет-;
• пов-;
• проп-;
• бут-.

Залежно від гомологічного ряду (алкани, алкени, алкіни і т.д.), до цієї приставки додається суфікс. Починаючи з п’ятого гомологічного ряду, найменування засноване на грецьких цифрах, що відповідають числу атомів вуглецю.

Для вуглеводнів з розгалуженою структурною формулою існує певна система найменування:

• В основу назви йде назва вуглеводню головного ланцюга (найдовшого), якщо таких ланцюгів кілька, то головним є той, в якому найбільше відгалужень.
• Після цього нумерують атоми з того кінця ланцюга, до якого примикає алкіл. Якщо кілька алкілів знаходяться на рівній відстані один від одного в ланцюзі, то нумерацію починають з того, до якого примикає радикал з меншим числом атомів.

Називаючи з’єднання, для початку потрібно перерахувати в алфавітному порядку радикали, перед назвою яких ставиться цифра, відповідна номеру головного атома вуглецевого ланцюга, де цей замісник розташований. Далі вказують головний вуглеводень.

Слід пам’ятати, що слова від цифр відокремлюють дефісом. Наприклад: 3-метилпентанол, 2,3-диметилпентадіол і т. д.

Слід пам’ятати, що існує ще один вид хімічних сполук, протилежний гомологам.

Ізомерія речовини

Ізомери, на відміну від гомологів, мають однакову структурну формулу і молярну масу.

Відмінність полягає в будові або розташуванні самого атома в просторі, внаслідок чого розрізняються і властивості. Так, розрізняють структурну і стереоізомерію.

Перший вид сполук відрізняється за хімічною будовою:

• Ізомерія вуглецевого скелета, що відрізняється порядком зв’язку атомів.
• Валентна, здійснювана перерозподілом зв’язків з’єднання.
• Структурна, де при однаковій будові різниться розташування зв’язків або кратних груп.
  При стереоізомерії відмінності виникають в просторовій конфігурації молекули.

Ці сполуки складають дуже великий перелік неорганічних речовин. У багатьох з них існує два, або більше ізомерів. Підрахувати ж точну кількість подібних речовин в органічній хімії не представляється можливим, оскільки навіть в одному гомологічному ряду може існувати кілька мільйонів ізомерів без урахування стереоізомерії.