Wirtualne laboratorium/Chemia/Węglowodory/Szereg homologiczny — właściwości a długość łańcucha

Szereg homologiczny — właściwości a długość łańcucha

Alkany tworzą szereg homologiczny o wzorze ogólnym CₙH₂ₙ₊₂ — kolejne związki różnią się o grupę CH₂. Wraz ze wzrostem liczby atomów węgla rośnie temperatura wrzenia (silniejsze oddziaływania międzycząsteczkowe), a stan skupienia zmienia się: n=1–4 gaz, 5–16 ciecz, ≥17 ciało stałe. Zmień długość łańcucha.

Szereg homologiczny — właściwości a długość łańcucha
Chemia · Węglowodory · Szereg homologiczny (CHE.WEGL)
Liczba atomów węgla nn w alkanie CnH2n+2C_nH_{2n+2}3 C
Im dłuższy łańcuch alkanu, tym temperatura wrzenia:
liczba C — n
3
wzór
C3H8
T wrzenia
-42 °C
stan skupienia
gaz
🎯 Wyzwanie: trafuj wzór alkanu
seria: 0

Podam liczbę atomów wodoru w alkanie — ustaw suwakiem n tak, by CₙH₂ₙ₊₂ pasowało.

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 CH2CH_2 (grupę homologiczną). Dla alkanów wzór ogólny to:

CnH2n+2C_nH_{2n+2}

— dla n=1n=1 mamy metan CH4CH_4, dla n=2n=2 etan C2H6C_2H_6, dla n=3n=3 propan C3H8C_3H_8 i tak dalej — każdy następny to poprzednik plus CH2CH_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=1–4n=1\text{–}4 to gazy, n=5–16n=5\text{–}16 ciecze, a od n≥17n\ge 17 ciała stałe.

Po co Ci to na maturze:

Wzór ogólny CnH2n+2C_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 CH2CH_2; dłuższy łańcuch = wyższa temperatura wrzenia i „cięższy" stan skupienia.

Model poglądowy · Wirtualne laboratorium NexTutor

Spodobał Ci się eksperyment? Udostępnij go.

Jest darmowy — podeślij znajomym ze szkoły.

Teoria i wzory

Szereg homologiczny

To grupa związków o wspólnym wzorze ogólnym i podobnych właściwościach, w której kolejne człony różnią się o grupę CH2\mathrm{CH_2}. Dla alkanów: CnH2n+2\mathrm{C_nH_{2n+2}}

Właściwości a długość łańcucha

Wraz ze wzrostem nn:

  • rośnie temperatura wrzenia (silniejsze siły van der Waalsa — trzeba więcej energii, by rozdzielić cząsteczki)
  • zmienia się stan skupienia: n=1n = 1–44 gaz, 55–1616 ciecz, ≥17\ge 17 ciało stałe

Przykład

Metan (n=1n=1) i etan (n=2n=2) to gazy, pentan (n=5n=5) to ciecz, a parafina (duże nn) to ciało stałe.

Oznaczenia: nn — liczba atomów węgla w cząsteczce; dla alkanów liczba atomów wodoru wynosi 2n+22n+2.

Uczysz? Umieść ten eksperyment na swojej stronie.

Darmowy widget — wklej na stronę szkoły, bloga lub notatki. Linkuje do pełnej wersji.

Uczysz w klasie albo korepetujesz? Prowadź uczniów w NexTutor →

Najczęstsze pytania

›

Co to szereg homologiczny?

Grupa związków o tym samym wzorze ogólnym i podobnych właściwościach, w której kolejne człony różnią się o grupę CH₂.

›

Czemu dłuższe alkany są cieczami?

Bo z długością łańcucha rosną siły van der Waalsa między cząsteczkami — potrzeba więcej energii, by je rozdzielić, więc temperatura wrzenia rośnie.

›

Wzór ogólny alkanów?

CₙH₂ₙ₊₂ — dla n atomów węgla jest 2n+2 atomów wodoru (węglowodory nasycone).