Homologe Reihe

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. 

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Inhaltsangabe

    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.

    KohlenstoffanzahlNameSummenformel
    1MethanCH4
    2EthanC2H6
    3PropanC3H8
    4n-ButanC4H10
    5n-PentanC5H12
    6n-HexanC6H14
    7n-HeptanC7H16
    8n-OctanC8H18
    9n-NonanC9H20
    10n-DecanC10H22
    11n-UndecanC11H24
    12n-DodecanC12H26

    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.

    KohlenstoffanzahlNameSummenformel
    2EthenC2H4
    3PropenC3H6
    41-ButenC4H8
    51-PentenC5H10
    61-HexenC6H12
    71-HeptenC7H14
    81-OctenC8H16
    91-NonenC9H18
    101-DecenC10H20

    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.

    KohlenstoffanzahlNameSummenformel
    2EthinC2H4
    3PropinC3H6
    4ButinC4H8
    5PeptinC5H10
    6HexinC6H12
    7HeptinC7H14
    8OctinC8H16
    9NoninC9H18
    10DecinC10H20

    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:

    NameSummenformelSiedetemperatur
    EthinC2H2-83,8 °C
    OctinC8H14126 °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.

    KohlenstoffzahlNameTrivialnameSummenformel
    1MethansäureAmeisensäureHCOOH
    2EthansäureEssigsäureCH3COOH
    3PropansäurePropionsäureC2H5COOH
    4ButansäureButtersäureC3H7COOH
    5PentansäureValeriansäureC4H9COOH
    6HexansäureCapronsäureC5H11COOH
    7HeptansäureÖnanthsäureC6H13COOH

    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

    1. wissensplattform-schueler.de: Homologe Reihen (27.08.2022)
    2. chemie.de: Alkane (02.09.2022)
    3. chemie.de: Alkine (02.09.2022)
    4. abiturwissen.org: Die homologe Reihe der Carbonsäuren (02.09.2022)
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    Häufig gestellte Fragen zum Thema Homologe Reihe

    Was versteht man unter einer homologen Reihe?

    Die Homologe Reihe sind Stoffe mit allgemeiner Summenformel, deren Reihe sich durch das Hinzufügen eines einzelnen Kettenglieds ergibt. Auch die chemischen Eigenschaften der Homologen Reihe sind fast identisch, die physikalischen Eigenschaften verändern sich allerdings leicht mit der Kettenlänge.

    Wie werden die Mitglieder der homologen Reihe genannt?

    Die ersten Mitglieder der homologen Reihe haben immer unterschiedliche Namen. Bei den Alkanen lauten diese beispielsweise: Methan, Ethan, Propan, Butan, Pentan, Hexan, Heptan, Octan und Nonan

    Was ist die homologe Reihe der Alkanole?

    Die homologe Reihe der Alkanole lautet: Methanol, Ethanol, Propanol, Butanol, Pentanol, Hexanol, Heptanol, Octanol und Nonanol. Dabei handelt es sich um die Strukturformel CnH2n+2O.

    Warum steigt die Siedetemperatur innerhalb der homologen Reihe?

    Die Siedetemperatur steigt, da immer mehr Bindungen hinzugefügt und so auch immer mehr Energie aufgebracht werden muss, damit diese Bindungen getrennt werden.

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