Une série homologue fait référence à des molécules organiques ou à des composés ayant une formule moléculaire similaire, ce qui fait que les composés ont des propriétés chimiques similaires. Au fur et à mesure que la taille moléculaire du composé augmente au sein de la série homologue, les propriétés physiques présentent également un changement graduel. La principale différence entre les composés de cette série est l’ajout d’un groupe supplémentaire de carbone et de dihydrogène, CH2.
De nombreux types différents de composés ont des séries homologues. Les séries les plus courantes comprennent les alcanes, les éthers et les alcools ; d’autres séries homologues comprennent les alcènes ou les oléfines et les alcynes, et les acides carboxyliques. Les alcanes sont des composés qui ne contiennent que du carbone et de l’hydrogène liés par des liaisons simples. Les éthers sont des composés qui ont un groupe fonctionnel éther, constitué d’un oxygène lié à deux alcanes ou à deux composés aryles, représentés par RO-R’. R et R’ désignent les différents composés alcanes ou aryles.
Les alcools contiennent un groupe fonctionnel composé d’un oxygène lié à un hydrogène (-OH), et les alcènes ont un groupe fonctionnel d’un carbone doublement lié à un autre carbone (C = C). Les alcynes sont similaires aux alcènes, bien que le groupe fonctionnel consiste en une molécule de carbone avec une triple liaison à une autre molécule de carbone. Les acides carboxyliques sont des acides qui contiennent au moins un groupe carboxyle (-COOH).
Les composés de la série varieront d’une unité CH2 et d’une certaine masse moléculaire. La série des alcanes commence par le méthane, avec une formule moléculaire de CH4 et une masse de 16.04. Le composé suivant est l’éthane, avec une formule de C2H6 et une masse de 30.07. Viennent ensuite le butane, formule C4H10 et masse 58.12, et le pentane, formule C5H12 et masse 72.15. Comme on peut le voir, l’éthane contient un carbone de plus et deux hydrogène de plus que le méthane et a une masse de 14 de plus que le méthane. La même chose se produit entre l’éthane et le butane, et le butane et le pentane.
Les propriétés physiques de ces composés changent également progressivement à mesure que les molécules grossissent. En règle générale, à mesure que la longueur de la chaîne carbonée augmente, la capacité du composé à se dissoudre dans l’eau diminue, bien que cela dépende également de la nature chimique du groupe fonctionnel, car certains groupes fonctionnels sont plus solubles dans l’eau que d’autres. Au fur et à mesure que les chaînes carbonées de la série homologue s’allongent, le point d’ébullition du composé change. Bien qu’il augmente dans de nombreux cas, si la chaîne carbonée commence à former des branches, le point d’ébullition commencera à diminuer. Ce n’est qu’une des exceptions trouvées dans les changements physiques.