מהי סדרה הומולוגית?

בכימיה, סדרה הומולוגית היא קבוצה של תרכובות החולקות את אותו בסיס כימי בסיסי, אך נבדלות במספר האיטרציות של היבט מסוים במבנה שלהן. סדרות הומולוגיות מופנות לעתים קרובות בכימיה אורגנית, שם תרכובות יכולות להיות שונות לפי אורך שרשרת הפחמן שלהן. להבדלים אלה יכולה להיות השפעה על התכונות הפיזיקליות של הכימיקלים, כמו למשל נקודת רתיחה.

המאפיין המגדיר של סדרה הומולוגית הוא יחידה חוזרת. לדוגמא, קבוצת האלקן מכילה את היחידה החוזרת על עצמה CH2. משמעות הדבר היא כי התרכובות זהות למעט מספר יחידות CH2 במתחם. לתרכובות אורגניות יש גם קבוצות פונקציונליות, המגדירות את המאפיינים הבסיסיים של התרכובת. כל התרכובות בסדרה הומולוגית באותה קבוצה פונקציונאלית, עם מספר שונה של יחידות חוזרות.

תגובת הומולוגציה היא תגובה בה מספר הקבוצות החוזרות ונשנות של תרכובת גדל. כתוצאה מכך, המתחם הופך לחבר אחר בסדרה ההומולוגית שלו. לדוגמה, תהליך ההומולוגציה של ארדנט-אייסטרט משמש להגדלת מספר היחידות החוזרות ונשנות בחומצה קרבוקסילית. במקרה זה, התהליך כולל מספר תגובות שונות אשר מגדירות מחדש ומסדרים מחדש את האטומים במולקולה.

סדרת האלקנים היא סדרה הומולוגית אורגנית המורכבת מיחידות CH2 חוזרות. לכל אלקן שני אטומי מימן בנוסף ליחידות ה- CH2 שלו. לדוגמה, האלקן הראשון הוא מתאן, שיש לו נוסחה של CH4. האלקן השני הוא אתאן, בעל שני אטומי פחמן. לכן, יש לו נוסחה של C2H6; יש לו שתי קבוצות CH2 ושני אטומי מימן נוספים.

נקודת הרתיחה של התרכובות בסדרה הומולוגית עולה ככל שמתווספות יחידות נוספות. זה קורה מכיוון ששטח הפנים של התרכובת גדל כאשר אורך התרכובת עולה. הקבוצה הפונקציונלית של תרכובת מגדירה את נקודת הרתיחה הראשונית שלה. ואז, ככל שהסדרה ההומולוגית מתארכת, נקודת הרתיחה עולה מעט יותר עם כל עלייה ברציפות ביחידה החוזרת.