Szereg homologiczny to pojęcie odnoszące się do zbiorów związków chemicznych, które charakteryzują się bardzo zbliżoną strukturą chemiczną oraz posiadają podobne właściwości. Ponadto da się takie związki zapisać pod postacią wspólnego wzoru sumarycznego. Inna definicja szeregu homologicznego podaje, że jest to ciąg kolejnych związków chemicznych, których struktura zmienia się w stosunku do poprzedniego o pojedynczy, identyczny fragment.
Jakie substancje należą do szeregów homologicznych?
Istnieje wiele klas związków chemicznych, głównie organicznych, które tworzą szeregi homologiczne. Najbardziej znanymi szeregami homologicznymi są zbiory alkanów, alkenów oraz alkinów, gdzie liczba w nazwie odnosi się do ilości obecnych w cząsteczce atomów węgla.
Homologi
Nazywamy tak poszczególne związki należące do danego szeregu homologicznego. Najczęściej kilka pierwszych związków z danego szeregu posiada swoje nazwy zwyczajowe, a w kolejnych rdzeń nazwy pochodzi od liczebników greckich lub łacińskich oznaczających liczbę konkretnych atomów w cząsteczce.
Przykłady szeregów homologicznych
- Alkany o wzorze ogólnym CnH2n+2
| Nazwa związku | Nazwa zwyczajowa | Ilość atomów węgla | Wzór sumaryczny | Powtarzająca się struktura | Grupy funkcyjne |
| Metan | 1 | CH4 | -CH2– | H3C-…-CH3 | |
| Etan | 2 | C2H6 | |||
| Propan | 3 | C3H8 | |||
| Butan | 4 | C4H10 | |||
| Pentan | 5 | C5H12 | |||
| Heksan | 6 | C6H14 | |||
| Heptan | 7 | C7H16 | |||
| Oktan | 8 | C8H18 | |||
| Nonan | 9 | C9H20 | |||
| Dekan | 10 | C10H22 | |||
Tabela 1 Początkowe elementy szeregu homologicznego alkanów
- Alkeny o wzorze ogólnym CnH2n
| Nazwa związku | Nazwa zwyczajowa | Ilość atomów węgla | Wzór sumaryczny | Powtarzająca się struktura | Grupy funkcyjne |
| BRAK | -CH2– | H2C=C…-CH3 | |||
| Eten | Etylen | 2 | C2H4 | ||
| Propen | Propylen | 3 | C3H6 | ||
| But-1-en | 4 | C4H8 | |||
| Pent-1-en | 5 | C5H10 | |||
| Heks-1-an | 6 | C6H12 | |||
| Hept-1-en | 7 | C7H14 | |||
| Okt-1-en | 8 | C8H16 | |||
| Non-1-en | 9 | C9H18 | |||
| Dek-1-en | 10 | C10H20 |
Tabela 2 Początkowe elementy szeregu homologicznego alkenów
- Alkiny o wzorze ogólnym CnH2n-2
| Nazwa związku | Nazwa zwyczajowa | Ilość atomów węgla | Wzór sumaryczny | Powtarzająca się struktura | Grupy funkcyjne |
| BRAK | -CH2– | HC≡C…-CH3 | |||
| Etyn | Acetylen | 2 | C2H3 | ||
| Propyn | Metyloacetylen | 3 | C3H4 | ||
| Butyn | Etyloacetylen | 4 | C4H6 | ||
| Pentyn | 5 | C5H8 | |||
| Heksyn | 6 | C6H10 | |||
| Heptyn | 7 | C7H12 | |||
| Oktyn | 8 | C8H14 | |||
| Nonyn | 9 | C9H16 | |||
| Dekyn | 10 | C10H18 |
Tabela 3 Początkowe elementy szeregu homologicznego alkinów
- Cykloalkany o wzorze ogólnym CnH2n
| Nazwa związku | Nazwa zwyczajowa | Ilość atomów węgla | Wzór sumaryczny | Powtarzająca się struktura |
| BRAK | -CH2– | |||
| BRAK | ||||
| Cyklopropan | 3 | C3H6 | ||
| Cyklobutan | 4 | C4H8 | ||
| Cyklopentan | 5 | C5H10 | ||
| Cykloheksan | 6 | C6H12 | ||
| Cykloheptan | 7 | C7H14 | ||
| Cyklooktan | 8 | C8H14 | ||
| Cyklononan | 9 | C9H18 | ||
| Cyklodekan | 10 | C10H20 |
Tabela 4 Początkowe elementy szeregu homologicznego cykloalkanów
- Alkohole monohydroksylowe o wzorze ogólnym CnH2n+1OH
| Nazwa związku | Nazwa zwyczajowa | Ilość atomów węgla | Wzór sumaryczny | Powtarzająca się struktura | Grupy funkcyjne | |
| Metanol | Alkohol metanowy | 1 | CH3OH | -CH2– | H3C-…-OH | |
| Etanol | Alkohol etanowy | 2 | C2H5OH | |||
| Propanol | Alkohol propanowy | 3 | C3H7OH | |||
| Butanol | Alkohol butanowy | 4 | C4H9OH | |||
| Pentanol | Alkohol pentanowy | 5 | C5H11OH | |||
| Heksanol | Alkohol heksanowy | 6 | C6H113OH | |||
| Heptanol | Alkohol heptanowy | 7 | C7H15OH | |||
| Oktanol | Alkohol oktanowy | 8 | C8H17OH | |||
| Nonanol | Alkohol nonanowy | 9 | C9H19OH | |||
| Dekanol | Alkohol dekanowy | 10 | C10H21OH | |||
Tabela 5 Początkowe elementy szeregu homologicznego alkoholi monohydroksylowych
- Kwasy monokarboksylowe o wzorze ogólnym CnH2n+1COOH
| Nazwa związku | Nazwa zwyczajowa | Ilość atomów węgla | Wzór sumaryczny | Powtarzająca się struktura | Grupy funkcyjne |
| Kwas metanowy | Kwas mrówkowy | 1 | HCOOH | -CH2– | H3C-…-COOH |
| Kwas etanowy | Kwas octowy | 2 | CH3COOH | ||
| Kwas propanowy | Kwas propionowy | 3 | C2H5COOH | ||
| Kwas butanowy | Kwas masłowy | 4 | C3H7COOH | ||
| Kwas pentanowy | Kwas walerianowy | 5 | C4H9COOH | ||
| Kwas heksanowy | Kwas kapronowy | 6 | C5H11COOH | ||
| Kwas heptanowy | Kwas kaprylowy | 7 | C6H13COOH | ||
| Kwas oktanowy | Kwas pelargonowy | 8 | C7H15COOH | ||
| Kwas nonanowy | Kwas kaprynowy | 9 | C8H17COOH | ||
| Kwas dekanowy | 10 | C9H19COOH |
Tabela 6 Początkowe elementy szeregu homologicznego kwasów monokarboksylowych
Homologi w chemii nieorganicznej
Szeregi homologiczne obserwuje się nie tylko w chemii organicznej. Istnieje wiele związków nieorganicznych, które mogą mieć tendencje do tworzenia homologów. Na przykład krzem tworzy wraz z wodorem związki chemiczne analogiczne do węglowodorów, co skutkuje powstaniem ich szeregu homologicznego. Są to tak zwane silany, a powtarzająca się w nich struktura to SiH2:
SiH4
Si2H6
Si3H8
Si4H10
Podobnego zachowania możemy oczekiwać między innymi od związków wodoru z selenem, gdyż znajduje się on w tej samej grupie co siarka. Dzięki temu możemy spodziewać się niektórych podobnych do niej właściwości.