En química orgánica , una serie homóloga es una secuencia de compuestos con el mismo grupo funcional y propiedades químicas similares en la que los miembros de la serie difieren por el número de unidades repetidas que contienen. [1] [2] Esto puede ser la longitud de una cadena de carbono , [2] por ejemplo en los alcanos de cadena lineal (parafinas), o podría ser el número de monómeros en un homopolímero como la amilosa . [3] Un homólogo (también escrito como homólogo ) es un compuesto que pertenece a una serie homóloga. [1]
Los compuestos dentro de una serie homóloga suelen tener un conjunto fijo de grupos funcionales que les confiere propiedades químicas y físicas similares (por ejemplo, la serie de alcoholes primarios de cadena lineal tiene un hidroxilo al final de la cadena carbonada ). Estas propiedades suelen cambiar gradualmente a lo largo de la serie, y los cambios a menudo se pueden explicar por meras diferencias en el tamaño y la masa molecular. El nombre "serie homóloga" también se utiliza a menudo para cualquier colección de compuestos que tienen estructuras similares o incluyen el mismo grupo funcional, como los alcanos generales (lineales y ramificados), los alquenos (olefinas), los carbohidratos , etc. Sin embargo, si los miembros no se pueden organizar en un orden lineal por un solo parámetro, la colección puede llamarse mejor "familia química" o "clase de compuestos homólogos" en lugar de "serie".
El concepto de serie homóloga fue propuesto en 1843 por el químico francés Charles Gerhardt . [4] Una reacción de homologación es un proceso químico que convierte un miembro de una serie homóloga en el siguiente miembro.
La serie homóloga de alcanos de cadena lineal comienza con metano (CH 4 ), etano (C 2 H 6 ), propano (C 3 H 8 ), butano (C 4 H 10 ) y pentano (C 5 H 12 ). En esa serie, los miembros sucesivos difieren en masa por un puente de metileno adicional (unidad -CH 2 -) insertado en la cadena. Por lo tanto, la masa molecular de cada miembro difiere en 14 unidades de masa atómica . Los miembros adyacentes en una serie de este tipo, como el metano y el etano, se conocen como "homólogos adyacentes". [5]
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Dentro de esa serie, muchas propiedades físicas, como el punto de ebullición, cambian gradualmente con el aumento de la masa. Por ejemplo, el etano (C 2 H 6 ) tiene un punto de ebullición más alto que el metano (CH 4 ). Esto se debe a que las fuerzas de dispersión de London entre las moléculas de etano son más altas que entre las moléculas de metano, lo que da como resultado fuerzas de atracción intermolecular más fuertes, lo que eleva el punto de ebullición.
Algunas clases importantes de moléculas orgánicas son derivados de alcanos, como los alcoholes primarios , aldehídos y ácidos (mono)carboxílicos que forman series análogas a los alcanos. La serie homóloga correspondiente de alcoholes primarios de cadena lineal comprende metanol (CH 4 O), etanol (C 2 H 6 O), 1-propanol (C 3 H 8 O), 1-butanol , etc. Los cicloalcanos de un solo anillo forman otra serie similar, comenzando con el ciclopropano .
Los biopolímeros también forman series homólogas, por ejemplo los polímeros de glucosa como los oligómeros de celulosa [6] que comienzan con celobiosa , o la serie de oligómeros de amilosa que comienzan con maltosa , que a veces se denominan maltooligomeros. [7] Los homooligopéptidos, oligopéptidos formados por repeticiones de un solo aminoácido, también pueden estudiarse como series homólogas. [8]
Las series homólogas no son exclusivas de la química orgánica . Los óxidos de titanio , vanadio y molibdeno forman series homólogas (por ejemplo, V n O 2 n − 1 para 2 < n < 10), llamadas fases de Magnéli, [9] al igual que los silanos , Si n H 2 n + 2 (con n hasta 8) que son análogos a los alcanos, C n H 2 n + 2 .
En la tabla periódica , los elementos homólogos comparten muchas propiedades electroquímicas y aparecen en el mismo grupo (columna) de la tabla. Por ejemplo, todos los gases nobles son gases incoloros, monoatómicos con muy baja reactividad. Estas similitudes se deben a una estructura similar en sus capas externas de electrones de valencia . [10] Mendeleev utilizó el prefijo eka- para un elemento desconocido debajo de uno conocido en el mismo grupo.