Кіріспе

Ұқсас химиялық қасиеттері бар органикалық қосылыстар тізбегі. Органикалық химияда гомологтық қатар – бірдей функционалдық тобы мен ұқсас химиялық қасиеттері бар қосылыстар тізбегі. Мұндағы тізбек мүшелері тармақталған немесе тармақталмаған болуы мүмкін, ал айырмашылығы молекулалық формуласы бойынша |CH2 және молекулалық массасы 14u шамасына тең болуы мүмкін. Бұл көміртекті тізбектің ұзындығымен анықталады. Гомолог (кейде гомолог деп те жазылады) – гомологтық қатарға жататын қосылыс. Гомологтық қатардағы қосылыстар әдетте ұқсас химиялық және физикалық қасиеттер беретін функционалдық топтардың белгілі бір жиынтығына ие. (Мысалы, тік тізбекті біріншілік спирттер тізбегінде көміртек тізбегінің соңында гидроксил тобы болады.) Бұл қасиеттер қатар бойымен біртіндеп өзгереді, ал өзгерістер көбінесе молекулалық өлшем мен массаның айырмашылығымен түсіндіріледі. "Гомологтық қатар" атауы ұқсас құрылымға ие немесе бірдей функционалдық топты қамтитын кез келген қосылыстар жиынтығы үшін де қолданылады, мысалы, жалпы алкандар (тікелей және тармақталған), алкендер (олефиндер), көмірсулар және т.б. Дегенмен, егер қатар мүшелерін бір параметр бойынша сызықтық тәртіппен орналастыру мүмкін болмаса, онда бұл жиынтықты "серия" емес, "химиялық отбасы" немесе "гомологты қосылыстар класы" деп атаған жөн. Гомологтық қатарлар тұжырымын 1843 жылы француз химигі Шарль Герхардт ұсынды. Гомологиялық реакция – гомологтық қатардың бір мүшесін келесі мүшесіне айналдыратын химиялық процесс.

Мысалдар

Тура тізбекті алкандардың гомологтық қатары метаннан (CH4), этаннан (C2H6), пропаннан (C3H8), бутаннан (C4H10) және пентаннан (C5H12) басталады. Бұл қатардағы кезекті мүшелердің массасы тізбекке қосылған бір метилен көпір (CH2 тобы) арқылы ерекшеленеді. Осылайша, әрбір мүшесінің молекулалық массасы 14 атомдық масса бірлігіне өзгешеді. Метан мен этан сияқты осындай қатардағы жақын мүшелер "жақын гомологтар" деп аталады. Бұл қатарда қайнау нүктесі сияқты көптеген физикалық қасиеттер массаның артуымен біртіндеп өзгереді. Мысалы, этанның (C2H6) қайнау температурасы метаннан (CH4) жоғары, себебі этан молекулалары арасындағы Лондон дисперсиялық күштері метан молекулалары арасындағы күштерден күштірек, бұл молекулааралық тартылыс күштерін күшейтеді және қайнау нүктесін көтереді. Органикалық молекулалардың маңызды кластары алкандардың туындылары болып табылады, мысалы, біріншілік спирттер, альдегидтер және (моно)карбон қышқылы алкандарға ұқсас қатарлар құрайды. Біріншілік, тура тізбекті спирттердің сәйкес гомологтық қатары метанолдан (CH4O), этанолдан (C2H6O), 1-пропанолдан (C3H8O), 1-бутанолдан және т.б. тұрады. Циклопропаннан басталатын бір сақиналы циклоалкандар да осындай қатарды құрайды. Гомологтық қатарларЖалпы формулаҚайталанатын бөлікФункционалдық топтар(дар)Тура тізбекті алкандар CnH2n + 2 (n ≥ 1) −CH2− H3C− −CH3Тура тізбекті перфторалкандар CnF2n + 2 (n ≥ 1) −CF2− F3C− −CF3Тура тізбекті алкилдер CnH2n + 1 (n ≥ 1) −CH2− H3C− −CH2−Тура тізбекті 1-алкендер CnH2n (n ≥ 2) −CH2− H2C=C− −CH3Циклоалкандар CnH2n (n ≥ 2) −CH2− Бір байланысты сақинаТура тізбекті 1-алкиндер CnH2n − 2 (n ≥ 2) −CH2− HC≡C− −CH3Полиацетилендер C2nH2n + 2 (n ≥ 2) −CH=CH− H3C− −CH3Тура тізбекті біріншілік спирттер CnH2n + 1OH (n ≥ 1) −CH2− H3C− −OHТура тізбекті біріншілік монокарбон қышқылы CnH2n + 1COOH (n ≥ 0) −CH2− H3C− −COOHТура тізбекті азандар NnHn + 2 (n ≥ 1) −NH− H2N− −NH2Биополимерлер де гомологтық қатарлар құрайды, мысалы, глюкоза полимерлері, целлюлоза олигомерлері, целлобиозадан басталады, немесе амилоза олигомерлері, мальтозадан басталады, олар кейде малтоолигомерлер деп аталады. Тек бір ғана аминқышқылының қайталануынан тұратын гомоолигопептидтер, олигопептидтер де гомологтық қатарлар ретінде зерттелуі мүмкін.

Периодикалық кесте

Периодтық кестеде гомологты элементтер көптеген электрохимиялық қасиеттермен ортақ және кестедегі бір топта (бағанда) орналасады. Мысалы, барлық инерт газдар түссіз, бір атомды және өте төмен реакциялық белсенділікке ие газдар болып табылады. Осы ұқсастықтардың себебі – олардың сыртқы электрондық қабығының құрылысының ұқсас болуы. Менделеев бір топтағы белгілі элементтің астындағы белгісіз элементті көрсету үшін "эка" префиксін қолданған.