Szereg homologiczny — właściwości a długość łańcucha

Co się właśnie stało?

Wydłużając łańcuch węglowy, przechodzisz kolejno przez homologi alkanów. Temperatura wrzenia rośnie z każdym atomem węgla, a substancja zmienia stan skupienia z gazu, przez ciecz, aż po ciało stałe.

Czym jest szereg homologiczny?

To zbiór związków o tym samym wzorze ogólnym, w którym kolejne cząsteczki różnią się o stałą grupę $CH_2$ (grupę homologiczną). Dla alkanów wzór ogólny to:

— dla $n=1$ mamy metan $CH_4$, dla $n=2$ etan $C_2H_6$, dla $n=3$ propan $C_3H_8$ i tak dalej — każdy następny to poprzednik plus $CH_2$.

Dlaczego dłuższe alkany są cieczami i ciałami stałymi?

Im większa cząsteczka, tym silniejsze oddziaływania międzycząsteczkowe (siły dyspersyjne Londona) — trudniej ją oderwać od sąsiadek. Dlatego rośnie temperatura wrzenia i topnienia: $n=1\text{–}4$ to gazy, $n=5\text{–}16$ ciecze, a od $n\ge 17$ ciała stałe.

Po co Ci to na maturze:

Wzór ogólny $C_nH_{2n+2}$ pozwala natychmiast napisać wzór dowolnego alkanu i policzyć atomy wodoru. Znajomość trendu (dłuższy łańcuch → wyższa temperatura wrzenia → „cięższy" stan skupienia) to pewne punkty w zadaniach o właściwościach węglowodorów.

Zapamiętaj: szereg homologiczny = ten sam wzór ogólny, kolejne związki różnią się o $CH_2$; dłuższy łańcuch = wyższa temperatura wrzenia i „cięższy" stan skupienia.