Hidrokaboni zilizojaa (zilizojaa). hidrokaboni huitwa hidrokaboni ambazo katika molekuli zake atomi za kaboni huunganishwa kwa kila mmoja kwa kifungo rahisi, na vitengo vyote vya valency ambavyo havikutumiwa kwenye kifungo kati ya atomi za kaboni hujaa atomi za hidrojeni.
Wawakilishi wa hidrokaboni zilizojaa ni methane CH 4; ethane C 2 H 6; propane C 3 H 8; butane C4H10; pentane C5H12; hexane C 6 H 14 . Hata hivyo, mfululizo huu unaweza kuendelea. Kuna wanga C 30 H 62, C 50 H 102, C 70 H 142, C 100 H 202.
Ikiwa tutazingatia hidrokaboni za mfululizo wa methane, ni rahisi kutambua kwamba kila hidrokaboni inayofuata inaweza kuzalishwa kutoka kwa awali sambamba kwa kubadilisha atomi moja ya hidrojeni na kikundi cha CH 3 (methyl). Kwa hivyo, muundo wa molekuli ya hydrocarbon inayofuata huongezeka na kikundi cha CH 2.
Msururu wa misombo ya kemikali ya aina moja ya kimuundo, tofauti kutoka kwa kila mmoja na kitengo kimoja au zaidi cha kimuundo (kawaida kikundi cha CH 2), inayoitwa mfululizo wa homological na kila moja ya wanga – mwanachama wa mfululizo homologous au homologue. Ikiwa tutapanga homologues kwa mpangilio unaoongezeka wa uzito wao wa Masi, wanaunda mfululizo wa homologous.
Kikundi cha CH 2 kinaitwa tofauti ya homologous au tofauti ya homologous. Njia ya jumla ya hidrokaboni iliyojaa ni C n H 2 n + 2, ambapo n – idadi ya atomi za kaboni katika molekuli.
Ikiwa atomi ya hidrojeni imeondolewa kutoka kwa molekuli ya hidrokaboni, salio la molekuli yenye dhamana iliyo wazi inaitwa radical ya hidrokaboni (inayoonyeshwa na barua R). Kwa sababu ya utendakazi wao wa juu, radicals haipo katika fomu yao ya bure.
Homolojia jambo– kuwepo kwa mfululizo wa misombo ya kikaboni ambayo formula ya majirani yoyote mawili ya mfululizo hutofautiana na kundi moja (mara nyingi CH 2). Sifa za kifizikia za misombo hubadilika pamoja na mfululizo wa homologous. Katika kemia ya kikaboni, dhana ya homolojia inategemea wazo la msingi kwamba mali ya kemikali na kimwili ya kiwanja imedhamiriwa na muundo wa molekuli zake: mali hizi zimedhamiriwa na vikundi vyote vya kazi vya kiwanja na mifupa yake ya kaboni.
Mchanganyiko mzima wa mali ya kemikali na, kwa hiyo, mgawo wa kiwanja kwa darasa fulani imedhamiriwa kwa usahihi na vikundi vya kazi, lakini kiwango cha udhihirisho wa mali ya kemikali au ya kimwili inategemea mifupa ya kaboni ya molekuli.
Kwa kukosekana kwa isomerism, katika kesi ya kufanana kwa mifupa ya kaboni ya misombo, fomula ya misombo ya homologous inaweza kuandikwa kama X. – (CH 2) n – Y, misombo yenye nambari tofauti n ya vitengo vya methylene ni homologi na ni ya darasa moja la misombo. Kwa hivyo, misombo ya homologous ni ya darasa moja la misombo, na mali ya homologues ya karibu ni karibu zaidi.
Katika mfululizo wa homologous Kuna mabadiliko fulani ya mara kwa mara katika mali kutoka kwa wanachama wadogo wa mfululizo hadi wakubwa, lakini muundo huu hauzingatiwi kila wakati, katika baadhi ya matukio inaweza kukiukwa. Mara nyingi hii hutokea mwanzoni mwa mfululizo, kwa sababu vifungo vya hidrojeni huundwa mbele ya vikundi vya kazi vinavyoweza kuunda.
Mfano wa mfululizo wa homologous ni mfululizo wa hidrokaboni zilizojaa (alkanes). Mwakilishi wake rahisi zaidi – methane CH4. Homologues za methane ni: ethane C 2 H 6 ; propane C 3 H 8; butane C4H10; pentane C5H12; hexane C 6 H 14, heptane C 7 H 16, octane - C 8 H 18, nonane - C 9 H 20, decane - C 10 H 22, undecane - C 11 H 24, nodecane – C12H26, pembe tatu – C13H28, tetradecane – C 14 H 30, pentadecane – C 15 H 32, eicosane – C 20 H 42, pentacosane – C 25 H 52, triacontane – C 30 H 62, tetracontane – C 40 H 82, hektane – C 100 H 202.
Bado una maswali? Sijui mfululizo wa homolojia ni nini?
Ili kupata msaada kutoka kwa mwalimu -.
Somo la kwanza ni bure!
blog.site, wakati wa kunakili nyenzo kwa ukamilifu au sehemu, kiunga cha chanzo asili kinahitajika.
Alkanes ni aina ya hidrokaboni yenye fomula ya jumla C n H 2n+2. Misombo inayohusiana ambayo hutofautiana na kundi moja la methylene -CH 2 - huunda safu ya homologous ya alkanes. Dutu rahisi zaidi katika mfululizo ni methane yenye atomi moja ya kaboni (CH 4).
Homologues
Misombo inayohusiana - homologues - ni sawa na kemikali, lakini ina mali tofauti ya kimwili. Kulingana na idadi ya atomi za kaboni, alkani za gesi, kioevu na ngumu zinajulikana. Wawakilishi wanne wa kwanza ni gesi, homologs na atomi za kaboni 5-15 - vinywaji vinavyoweza kuwaka. Alkane za juu zaidi ni nta na yabisi zenye atomi za kaboni 16-390.
Mchele. 1. Mwako wa methane.
Majina ya alkanes yanatofautishwa na kiambishi -ane baada ya jina la nambari la Kigiriki:
- un- au gen- - moja;
- kwa- - mbili;
- tatu - tatu;
- tetra- - nne;
- pent - - tano;
- hex - sita;
- hept- - saba;
- Oktoba - nane;
- yasiyo - tisa;
- Desemba - kumi.
Majina ya homologues nne za kwanza yamesasishwa kihistoria. Kila jina la kumi "husonga mbele" hadi kwa vipengee tisa vinavyofuata, na kubakiza viambishi awali vya nambari na kiambishi cha darasa. Jedwali la mfululizo wa homologous wa alkanes inaelezea homologues 20 za kwanza.
|
Jina |
Mfumo |
Tabia za kimwili |
|
Gesi. Kuchoma na moto wa bluu, ikitoa kiasi kikubwa cha joto |
||
|
Vimiminiko vya mafuta vinavyoweza kuwaka. Imejumuishwa katika mafuta. Kutumika kuzalisha mafuta ya kioevu - petroli, mafuta ya taa, mafuta ya mafuta |
||
|
Tridecan |
||
|
Tetradecane |
||
|
Pentadecane |
||
|
Hexadecane |
Waxes na yabisi. Inatumika kutengeneza Vaseline, parafini |
|
|
Heptadecane |
||
|
Octadecan |
||
|
Nanadekana |
||
Viwango vya kuyeyuka na kuchemka vya alkanes huongezeka kwa kuongezeka kwa idadi ya atomi za kaboni na, ipasavyo, uzito wa Masi. Zaidi ya hayo, alkanes zote zina msongamano chini ya umoja. Alkanes huelea juu ya uso wa maji na kufuta tu katika vimumunyisho vya kikaboni.
Isoma
Alkanes ni hidrokaboni zilizojaa zisizo za mzunguko. Molekuli ni minyororo ya kaboni mirefu au yenye matawi. Alkane za homologous zinaweza kuunda isoma. Kadiri atomi za kaboni zinavyoongezeka, ndivyo vibadala vingi zaidi. Alkanes tatu za kwanza (methane, ethane, propane) hazifanyi isoma. Butane, pentane, hexane zina isoma za kimuundo tu. Butane ina mbili: n-butane na isobutane. Pentane huunda n-pentane, isopentane, neopentane. Hexane ina isoma tano: n-hexane, isohexane, 3-methylpentane, diisopropyl, neohexane.
Homologues kutoka heptane na hapo juu, pamoja na isoma za muundo, huunda stereoisomeri au isoma za anga, zinazotofautiana katika nafasi ya atomi katika nafasi. Molekuli hizi mbili zinafanana katika muundo na muundo, lakini zinaonekana kama kitu na taswira yake ya kioo.
Mchele. 2. Stereoisomers.
Majina marefu ya isoma hukusanywa kulingana na nomenclature ya kimataifa ya IUPAC. Uteuzi wa maneno una sehemu tatu:
- nambari na viambishi vinavyoonyesha idadi ya vikundi vilivyounganishwa;
- majina ya kikundi;
- majina ya mlolongo kuu (mrefu zaidi).
Kwa mfano, jina la isoma ya heptane, 2,3-dimethylpentane, linaonyesha kuwa molekuli ina atomi tano za kaboni (pentane) na vikundi viwili vya methyl vilivyounganishwa na atomi ya kaboni ya pili na ya tatu.
Fomula za muundo hutumiwa kuonyesha muundo wa isoma. Kikundi cha methyl -CH 3 kimeandikwa ama kwa upau juu au chini kutoka kwa atomi ya kaboni, au kwenye mabano baada ya -CH 2 kikundi katika mnyororo wa kaboni. Kwa mfano, H 3 C-CH 2 -CH(CH 2 CH 3)-CH 2 -CH 3.
Mchele. 3. Fomula ya muundo.
Idadi ya isoma kwa kila alkane inaweza kuhesabiwa kihisabati. Kwa hiyo, isoma nyingi zipo tu katika nadharia. Inachukuliwa kuwa hektane (C 100 H 202) inaweza kuwa na isoma 592 107 ∙ 10 34, na hii ni mbali na alkane ya mwisho katika mfululizo wa homologous.
Tumejifunza nini?
Alkanes huundwa na mfululizo wa homologous wa methane na fomula ya jumla C n H 2n+2. Kila homologue inayofuata inatofautiana na ile ya awali na kundi moja la CH 2. Kwa ongezeko la atomi za kaboni katika mfululizo wa homologous, hali ya kimwili ya vitu inabadilika. Alkane za juu ni misombo iliyo na zaidi ya atomi 15 za kaboni. Haya ni yabisi. Kioevu kina atomi za kaboni 5-15, gesi - 1-4. Kuanzia homologue ya nne, alkanes zote huunda isoma za muundo. Kwa kuongeza, alkanes kutoka heptane na hapo juu zinaweza kuunda stereoisomers.
Mtihani juu ya mada
Tathmini ya ripoti
Ukadiriaji wastani: 4.2. Jumla ya makadirio yaliyopokelewa: 121.
Katika nakala hii, msomaji atapata habari juu ya misombo ya homologous na kujua ni nini. Tabia za jumla, fomula za dutu na majina yao, sifa zitazingatiwa. Kwa kuongeza, sio tu uelewa wa kemikali wa homologs utaathiriwa, lakini pia ule wa kibaolojia.
Mfululizo wa homologous ni nini
Mfululizo wa homologous ni misombo ya kemikali ambayo ina aina sawa ya kimuundo, lakini hutofautiana katika idadi ya marudio ya vitengo vya msingi vya dutu hii. Tofauti katika vipengele vya kimuundo, yaani vitengo vinavyofanana, inaitwa tofauti ya homoni. Homologues ni dutu ambazo ziko katika mfululizo sawa wa homologous.
Mifano ya homologues ni pamoja na alkoholi, alkanes, alkynes, na ketoni. Ikiwa tunazingatia mfululizo wa homologous kwa kutumia mfano wa alkanes - wawakilishi rahisi zaidi (formula ya tabia: C n H 2 n + 2), tunaona kufanana katika muundo wa idadi ya wawakilishi wa aina hii ya dutu: methane CH4, ethane C2H6 , propane C3H8 na kadhalika; Vitengo vya CH2 vya methylene ni tofauti ya homologous katika idadi ya dutu hizi.
Maoni ya jumla juu ya muundo na homolojia ya misombo
Wazo la homolojia ya vitu katika kemia ya kikaboni inategemea ufahamu kwamba sifa za ubora wa kimwili na kemikali za dutu zinaweza kuamua na muundo wao wa molekuli. Mali ya misombo ya homologous inaweza kutegemea muundo wa mifupa ya kaboni na kikundi cha kazi cha kiwanja fulani.
Inawezekana kuamua mali ya kemikali na, kwa hiyo, kama homologue ni ya darasa maalum na kundi lake la kazi. Kama mfano, tunaweza kulipa kipaumbele kwa kikundi cha carboxyl, ambacho kinawajibika kwa udhihirisho wa mali ya asidi na mali ya dutu hii ya asidi ya kaboksili. Hata hivyo, kiwango cha udhihirisho wa sifa za kemikali au kimwili kinaweza kuamua kwa kujifunza sio tu kikundi cha kazi, lakini pia mifupa ya molekuli ya kaboni.
Kuna misombo ambayo mifupa ya kaboni ni sawa, kwa maneno mengine, hakuna isomerism ndani yao. Homologues kama hizo zimeandikwa kama ifuatavyo: X - (CH 2) n - Y. Idadi ya vitengo vya methylene n-unit ni homologous na ni ya darasa la misombo ya aina moja. Aina zinazofanana za homologi ndizo zilizo karibu zaidi.
Msururu wa vitu vyenye usawa una mifumo ya jumla ya mabadiliko ya mali kutoka kwa wawakilishi wachanga hadi wakubwa. Jambo hili linaweza kuvuruga, ambalo linahusishwa na uundaji wa dhamana ya hidrojeni mbele ya kikundi kinachoweza kuwaunda.
Homolojia ya aldehyde
Aldehydes ni mfululizo wa misombo ya kikaboni iliyo na kikundi cha aldehyde - COH. Katika vitu vya aina hii, kundi la carboxyl limeunganishwa na atomi ya hidrojeni na kundi moja kali.
Mfululizo wa homologous wa aldehidi una fomula ya jumla R-COH. Mmoja wa wawakilishi wa msingi ni formaldehyde (H-COH), ambayo kundi la aldehyde linaunganishwa na H. Katika nyingine, wawakilishi wa kuzuia mfululizo huu wa misombo, atomi ya hidrojeni inabadilishwa na alkyne. Fomula ya jumla: C n C 2 n+1 -COH.
Aldehidi huzingatiwa kama vitu vinavyotokana na uingizwaji wa atomi H katika hidrokaboni ya parafini na kikundi cha aldehyde. Kwa misombo hiyo ya kemikali, isomerism na homolojia ni sawa na derivatives nyingine ya hidrokaboni iliyojaa iliyobadilishwa.
Jina la aldehydes linatokana na jina la asidi yenye idadi sawa ya atomi za kaboni katika molekuli, kwa mfano: CH3-CHO - acetaldehyde, CH3CH2-CHO - propionic aldehyde, (CH3)2CH-CHO - isobutyraldehyde, nk.
Homolojia ya Alkyne
Alkynes ni misombo ya kemikali ya hidrokaboni ambayo ina vifungo vitatu kati ya atomi za C. Huunda mfululizo wa homologues na fomula ya tabia C n H 2 n-2. Kipengele cha kawaida cha nafasi ya atomi ya kaboni yenye idadi tatu ya vifungo ni hali ya sp-mseto.
Homologous mfululizo wa alkynes: ethyn (C2H2), propyne (C3H4), butyne (C4H6), pentine (C5H8), hexine (C6H10), heptine (C7H12), oktini (C8H14), nonine (C9H16), decine (C10H18).
Mali ya kimwili ya alkynes imedhamiriwa kwa njia sawa na alkenes. Kwa mfano, viwango vya kuchemsha na kuyeyuka huongezeka polepole na urefu wa mnyororo wa kaboni na uzito wa Masi. Sifa za kemikali ni pamoja na halojeni, hidrohalojeni, uhamishaji maji, na athari za upolimishaji. Alkynes pia ina sifa ya athari za uingizwaji.
Homolojia katika biolojia
Mfululizo wa homologous hutumiwa katika biolojia, lakini ni ya asili tofauti kidogo. N.I. Vavilov aligundua sheria kulingana na ambayo asili ya spishi na hata genera ya mimea ambayo ni sawa kwa kila mmoja inajumuisha mtiririko wa kutofautisha kwenye njia zinazofanana. Jenerali na spishi zilizo na mabadiliko ya urithi sawa zinaweza kutumika kama njia ya kuamua mabadiliko katika udhihirisho wa wahusika kwa spishi zingine zinazohusiana. Kama ilivyo kwenye jedwali la kemikali la D.I. Mendeleev, sheria ya homolojia inafanya uwezekano wa kuamua na kutabiri uwepo wa vitengo vya taxonomic visivyojulikana vya mimea na sifa za kuchagua ambazo ni muhimu. Sheria hii iliundwa kupitia uchunguzi wa usambamba unaodhihirishwa katika utofauti wa urithi wa vizazi.
Hitimisho
Mfululizo wa homologous wa vitu, unaojulikana na muundo wa kawaida wa fomula, lakini tofauti katika tofauti za kihomolojia, umeruhusu mwanadamu kuongeza uwezo wa kemikali wa dutu, kugundua na kupata misombo mingi mpya inayotumiwa katika nyanja zote za maisha. Elewa vyema jambo la msingi kwamba sifa za ubora wa kimwili na kemikali zinaweza kuamuliwa na muundo wa molekuli ya kiwanja.