Homologe Reihe

Den Begriff der Homologen Reihe gibt es seit 1843 und wurde von Charles Frédéric Gerhardt geprägt. Für organische Carbonsäuren und Alkohole nachgewiesen wurde die Homologe Reihe allerdings erstmals von Jean Baptiste Dumas.

Der Begriff Homolog

Die Bezeichnung Homolog leitet sich aus den Worten homo und logos ab. Homo bedeutet "gleich", während logos hier mit "sinnvoll zusammengefasst" übersetzt werden kann. Damit soll der Begriff Homolog eine sinnvolle Zusammenfassung von etwas Gleichartigem bezeichnen.

Die Chemie beinhaltet nicht nur Homologe Reihen, sondern auch Homologien an sich. Dabei sind dann Stoffe gemeint, die sich in ihrer chemischen Struktur ähneln und ebenfalls ähnliche Eigenschaften besitzen.

Besonders häufig kommt diese Bezeichnung für chemische Elemente im Periodensystem zum Einsatz, die in der gleichen Gruppe sind. Elemente über dem entsprechenden Element können als leichtere Homologen bezeichnet werden, Elemente darunter dagegen als höhere Homologen.

Es gibt viele verschiedene Homologe Reihen in der Chemie. Die bekannteste Homologe Reihe ist die Homologe Reihe der Alkane. Doch auch Alkene und Alkine besitzen eine Homologe Reihe.

Homologen Reihe der Alkane

Alkane sind gesättigte, meist azyklische Kohlenwasserstoffe, die aus den Elementen Kohlenstoff und Wasserstoff bestehen und ausschließlich Einfachbindungen aufweisen. Sie besitzen die allgemeine Summenformel C_nH_2n+2.

Ab dem vierten Alkan kann das Grundgerüst aus verzweigten oder unverzweigten Kohlenstoffketten bestehen. Die unverzweigten Alkane bilden hierbei die homologe Reihe.

Die Alkane sind brennbar und kaum in Wasser löslich. Je mehr CH₂-Gruppen ein Alkan besitzt, desto höher auch der Schmelz- und Siedepunkt. Das liegt an der erhöhten Anzahl an Bindungen, die vorliegen. Je mehr Bindungen in einem Molekül bestehen, desto mehr Energie muss aufgewendet werden, damit diese getrennt werden.

Die Brennbarkeit der Alkane nimmt dagegen im Laufe der Homologen Reihe aufgrund der zunehmenden Anzahl an Kohlenstoffatome ab.

Homologe Reihe der Alkene

Alkene sind aliphatische Kohlenwasserstoffe mit Doppelbindung. Im Gegensatz zu den Alkanen sind die Alkene ungesättigte Verbindungen. Die allgemeine Summenformel der Alkene lautet C_nH_2n und beginnt mit dem Stoff Ethen.

Wie bei den Alkanen steigen auch bei den Alkenen die Schmelz- und Siedepunkte mit zunehmender Anzahl an Kohlenstoffen, da hier nun ebenfalls mehr Bindungen bestehen, die mehr Energie bedürfen, um getrennt zu werden.

Homologe Reihe der Alkine

Die Alkine sind aliphatische Kohlenwasserstoffe mit Dreifachbindung. Wie die Alkene sind die Alkine ungesättigte Verbindungen. Die allgemeine Summenformel der Alkine lautet C_nH_2n-2 und beginnt mit dem Stoff Ethin.

Auch die Alkine sind kaum in Wasser löslich und leicht brennbar. Hier ergeben sich mit zunehmender Kettenlänge unterschiedliche Eigenschaften innerhalb der Homologen Reihe.

Homologe Reihe der Carbonsäuren

Carbonsäuren sind organische Verbindungen mit einer oder mehreren Carboxygruppen. Die Monocarbonsäuren mit einer Carboxy-Gruppe besitzen auch Homologe Reihen. Deren allgemeine Summenformel lautet C_nH_2nO₂.

Die Eigenschaften der ersten vier Carbonsäuren werden hauptsächlich durch die polaren Carboxylgruppen bestimmt. Sie sind gut wasserlöslich im ebenfalls polaren Wasser, während Carbonsäuren mit mehr als vier Kohlenstoffatomen im Molekül weniger wasserlöslich sind. Denn der polare Teil der Carboxylgruppe ordnet sich zunehmend der unpolaren Kohlenstoffkette unter.

Die Siede- wie auch die Schmelztemperatur steigen mit Größe des Alkyl-Restes, da wieder mehr Bindungen bestehen, die getrennt werden müssen. Das geht bei den Carbonsäuren so weit, dass die Carbonsäuren ab der Decancarbonsäure im festen Aggregatzustand vorliegt.