Гомологические ряды органических соединений

Определение

Гомологический ряд — последовательность органических соединений, сходных по строению и химическим свойствам, отличающихся друг от друга на одну или несколько –$CH_2$– групп. Члены ряда → гомологи. Разница в молекулярной массе соседних членов ряда = 14 а.е.м. (масса –$CH_2$–).

Мисал: $C_3H_8$ (пропан) и $C_4H_{10}$ (бутан).

Общие свойства гомологов

1. Одинаковое строение углеродного скелета (только длина цепи разная).
2. Постепенное изменение физических свойств: температуры плавления, кипения, агрегатное состояние.

• у нижних представителей — газы,
• средние — жидкости,
• высшие — твёрдые вещества.

3. Химические свойства — одинаковые. Все члены ряда участвуют в одинаковых типах реакций.

Мисал: Алканы реагируют с кислородом, образуя углекислый газ и воду.

Основные гомологические ряды

• Алканы (предельные) — общая формула $CₙH_{2n+2}$, примеры: $CH_4$ (метан), $C_2H_6$ (этан), $C_3H_8$ (пропан). Примечание: основной ряд насыщенных углеводородов.
• Алкены (одна двойная связь) — общая формула $CₙH_{2n}$, примеры: $C_2H_4$ (этилен), $C_3H_6$ (пропилен). Примечание: характерные реакции присоединения.
• Алкины (одна тройная связь) — общая формула $CₙH_{2n-2}$, примеры: $C_2H_2$ (ацетилен), $C_3H_4$ (пропин). Примечание: реакции присоединения, горение.
• Циклоалканы — общая формула $CₙH_{2n}$, примеры: $C_3H_6$ (циклопрован), $C_6H_{12}$ (циклогексан). Примечание: изомерия с алкенами.
• Спирты — общая формула $CₙH_{2n+1}OH$, примеры: $CH_3OH$ (метанол), $C_2H_5OH$ (этанол). Примечание: сходны с водой по свойствам.
• Карбоновые кислоты — общая формула $CₙH_{2n+1}COOH$, примеры: HCOOH (муравьиная), $CH_3COOH$ (уксусная). Примечание: проявляют кислотные свойства.
• Альдегиды — общая формула $CₙH_{2n+1}CHO$, примеры: HCHO (формальдегид), $CH_3CHO$ (ацетальдегид). Примечание: реакции «серебряного зеркала».
• Кетоны — общая формула $CₙH_{2n}O$, пример: $CH_3$–CO–$CH_3$ (ацетон). Примечание: карбонильная группа внутри цепи.
• Амины — общая формула $CₙH_{2n+1}NH_2$, примеры: $CH_3NH_2$ (метиламин), $C_2H_5NH_2$ (этиламин). Примечание: основные свойства, как $NH_3$.

Значение гомологических рядов

• Объясняют огромное разнообразие органических веществ.
• Позволяют предсказывать свойства новых соединений.
• Легче систематизировать и запоминать органику.
• В ОРТ часто встречаются задачи: найти формулу по гомологическому ряду, определить соседа в ряду (предыдущий/следующий член), классифицировать соединение.

Итог

• Гомологические ряды → базовый принцип систематизации органики.
• Отличие соседей ряда: –$CH_2$– (14 а.е.м.).
• Физические свойства меняются постепенно, химические остаются одинаковыми.