Una serie omologa si riferisce a molecole o composti organici che hanno una formula molecolare simile, che fa sì che i composti abbiano proprietà chimiche simili. All’aumentare della dimensione molecolare del composto all’interno della serie omologa, anche le proprietà fisiche mostrano un cambiamento graduale. La principale differenza tra i composti di tali serie è l’aggiunta di un gruppo extra di carbonio e diidrogeno, CH2.
Molti tipi diversi di composti hanno serie omologhe. Le serie più comuni includono alcani, eteri e alcoli; altre serie omologhe includono alcheni o olefine e alchini e acidi carbossilici. Gli alcani sono composti che contengono solo carbonio e idrogeno legati da singoli legami. Gli eteri sono composti che hanno un gruppo funzionale etereo, costituito da un ossigeno legato a due alcani oa due composti arilici, descritti come RO-R’. R e R’ si riferiscono ai diversi composti alcani o arilici.
Gli alcoli contengono un gruppo funzionale costituito da un ossigeno legato ad un idrogeno (-OH), e gli alcheni hanno un gruppo funzionale costituito da un carbonio doppio legato ad un altro carbonio (C=C). Gli alchini sono simili agli alcheni, sebbene il gruppo funzionale sia costituito da una molecola di carbonio con un triplo legame con un’altra molecola di carbonio. Gli acidi carbossilici sono acidi che contengono almeno un gruppo carbossilico (-COOH).
I composti della serie varieranno di un’unità CH2 e di una certa massa molecolare. La serie degli alcani inizia con il metano, con formula molecolare CH4 e massa 16.04. Il composto successivo è l’etano, con formula C2H6 e massa 30.07. Seguono il butano, formula C4H10 e massa 58.12, e il pentano, formula C5H12 e massa 72.15. Come si può vedere, l’etano contiene un carbonio in più e due idrogeno in più del metano e ha una massa di 14 in più del metano. Lo stesso avviene tra etano e butano e butano e pentano.
Anche le proprietà fisiche di questi composti cambiano gradualmente man mano che le molecole diventano più grandi. Tipicamente, all’aumentare della lunghezza della catena di carbonio, la capacità del composto di dissolversi in acqua diminuisce, sebbene ciò dipenda anche dalla natura chimica del gruppo funzionale, poiché alcuni gruppi funzionali sono più solubili in acqua di altri. Man mano che le catene di carbonio all’interno della serie omologa si allungano, il punto di ebollizione del composto cambia. Mentre aumenta in molti casi, se la catena di carbonio inizia a ramificarsi, il punto di ebollizione inizierà a diminuire. Questa è solo una delle eccezioni che si trovano all’interno dei cambiamenti fisici.