Wenn Du Dir eine Kette vorstellst, zu welcher man immer Kettenglieder hinzufügen oder abziehen kann, ist das so ziemlich das Prinzip der Homologen Reihe. Die Kettenglieder der Kette sind dabei immer gleich und zusammen bilden die verschieden langen Ketten dann eine Gruppe. Bei Molekülen wird diese Gruppe dann homologe Reihe genannt.
Homologe Reihe Definition
Die Homologe Reihe sind Stoffe mit allgemeiner Summenformel, deren Reihe sich durch das Hinzufügen eines einzelnen Kettenglieds ergibt. Die chemischen Eigenschaften der Homologen Reihe sind fast identisch, während die physikalischen Eigenschaften sich leicht mit der Kettenlänge verändern.
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 CnH2n+2.
Ab dem vierten Alkan kann das Grundgerüst aus verzweigten oder unverzweigten Kohlenstoffketten bestehen. Die unverzweigten Alkane bilden hierbei die homologe Reihe.
Kohlenstoffanzahl | Name | Summenformel |
| 1 | Methan | CH4 |
| 2 | Ethan | C2H6 |
| 3 | Propan | C3H8 |
| 4 | n-Butan | C4H10 |
| 5 | n-Pentan | C5H12 |
| 6 | n-Hexan | C6H14 |
| 7 | n-Heptan | C7H16 |
| 8 | n-Octan | C8H18 |
| 9 | n-Nonan | C9H20 |
| 10 | n-Decan | C10H22 |
| 11 | n-Undecan | C11H24 |
| 12 | n-Dodecan | C12H26 |
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.
Wenn Du mehr über Alkane erfahren möchtest, dann schau doch mal in deren Erklärung rein!
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 CnH2n und beginnt mit dem Stoff Ethen.
Aliphatisch bedeutet, dass ein oder mehrere Kohlenstoffatome offen, also kettenförmig vorliegen. Somit beschreibt das Wort aliphatisch das Gegenteil von zyklisch.
| Kohlenstoffanzahl | Name | Summenformel |
| 2 | Ethen | C2H4 |
| 3 | Propen | C3H6 |
| 4 | 1-Buten | C4H8 |
| 5 | 1-Penten | C5H10 |
| 6 | 1-Hexen | C6H12 |
| 7 | 1-Hepten | C7H14 |
| 8 | 1-Octen | C8H16 |
| 9 | 1-Nonen | C9H18 |
| 10 | 1-Decen | C10H20 |
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.
Auch die Wasserlöslichkeit ist nur in sehr geringem Maße gegeben, allerdings bereits deutlich größer als bei den Alkanen. Der Grund dafür ist, dass beide Stoffgruppen hydrophob sind.
Schau Dir für mehr Informationen doch mal die Erklärung der Alkene an!
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 CnH2n-2 und beginnt mit dem Stoff Ethin.
Ungesättigt ist ein Atom oder Molekül, wenn nicht alle Außenelektronen in einer Bindung vorliegen und somit die Oktettregel bei diesem Teilchen nicht erfüllt wird.
| Kohlenstoffanzahl | Name | Summenformel |
| 2 | Ethin | C2H4 |
| 3 | Propin | C3H6 |
| 4 | Butin | C4H8 |
| 5 | Peptin | C5H10 |
| 6 | Hexin | C6H12 |
| 7 | Heptin | C7H14 |
| 8 | Octin | C8H16 |
| 9 | Nonin | C9H18 |
| 10 | Decin | C10H20 |
Auch die Alkine sind kaum in Wasser löslich und leicht brennbar. Hier ergeben sich mit zunehmender Kettenlänge unterschiedliche Eigenschaften innerhalb der Homologen Reihe.
Wen Du mal vergleichst, wo etwa der Siedetemperatur von Ethin liegt und wo der von Octin liegt, merkst Du schon, dass nur ein paar zugesetzte C-Atome, in diesem Fall sieben, eine große Auswirkung haben kann:
Name | Summenformel | Siedetemperatur |
Ethin | C2H2 | -83,8 °C |
Octin | C8H14 | 126 °C |
Mehr Informationen findest Du in der Erklärung der Alkine!
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 CnH2nO2.
| Kohlenstoffzahl | Name | Trivialname | Summenformel |
| 1 | Methansäure | Ameisensäure | HCOOH |
| 2 | Ethansäure | Essigsäure | CH3COOH |
| 3 | Propansäure | Propionsäure | C2H5COOH |
| 4 | Butansäure | Buttersäure | C3H7COOH |
| 5 | Pentansäure | Valeriansäure | C4H9COOH |
| 6 | Hexansäure | Capronsäure | C5H11COOH |
| 7 | Heptansäure | Önanthsäure | C6H13COOH |
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.
Homologe Reihe – Das Wichtigste
- Die Homologe Reihe sind Stoffe mit allgemeiner Summenformel und zunehmender Kettenlänge.
- Die Stoffe der homologen Reihe haben ähnliche chemische Eigenschaften.
- Die physikalischen Eigenschaften verändern sich mit der Kettenlänge.
- Die bekannteste Homologe Reihe ist die der Alkane.
Nachweise
- wissensplattform-schueler.de: Homologe Reihen (27.08.2022)
- chemie.de: Alkane (02.09.2022)
- chemie.de: Alkine (02.09.2022)
- abiturwissen.org: Die homologe Reihe der Carbonsäuren (02.09.2022)
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