Теория:
Гомология и изомерия — важные явления в органической химии, которые помогают понять строение и свойства органических соединений.
Гомология
Гомология — это существование веществ, различающихся по составу, но имеющих похожее строение и сходные свойства. Такие вещества называются гомологами, они составляют гомологический ряд.
Гомологи — вещества, молекулы которых имеют сходное строение, но различаются по составу на одну или несколько групп .
Пример \(1\). Гомологический ряд насыщенных углеводородов. Рассмотрим состав и строение метана, этана, пропана:
Эти вещества похожи по строению. В их молекулах все связи одинарные, но состав у веществ разный: \(CH_4\), \(C_2H_6\), \(C_3H_8\). Между двумя соседними формулами разница составляет группу \(-CH_2-\).
Метан, этан и пропан относятся к одному гомологическому ряду. Ряд можно продолжить, добавляя группы \(-CH_2-\). Следующее вещество будет иметь состав .
Вещества одного ряда вступают в одинаковые химические реакции. Физические свойства веществ похожи, но несколько различаются из-за разных молекулярных масс. Например, температуры кипения в ряду насыщенных углеводородов возрастают.
Пример \(2\). Гомологический ряд насыщенных одноатомных спиртов. К одному гомологическому ряду относятся спирты: метиловый \(CH_3OH\), этиловый \(C_2H_5OH\), пропиловый \(C_3H_7OH\).
В молекулах этих веществ имеется одинаковая функциональная группа \(OH\), они обладают сходными химическими свойствами.
Ряд спиртов тоже можно продолжить. Следующий гомолог имеет состав \(C_4H_9OH\).
Изомерия
Изомерия — это существование веществ, которые имеют одинаковый состав (одинаковую молекулярную формулу), но порядок соединения атомов в молекулах у них разный. Свойства таких веществ тоже различаются.
Изомеры — это вещества, имеющие одинаковый состав, но разное строение и свойства.
Пример изомеров:
Это бутан и изобутан. Оба вещества имеют состав , но порядок соединения атомов в их молекулах разный. У бутана все атомы углерода расположены в цепи, а у изобутана углеродный скелет разветвлённый. Эти вещества имеют разные температуры кипения: бутан кипит при \(-0,5~°C\), а изобутан — при \(-11,4~°C\).
Более подробно явление изомерии рассматривается в следующей теории.