Что общего и в чем различия в строении гомологов и изомеров
Определение и группы
Все вещества имеют разную молярную массу и структуру молекулы, следовательно, их физические свойства, такие как температуры изменения агрегатного состояния, плотность, прочность и т. д. будут различаться. Наиболее похожими будут свойства ближайших друг к другу веществ.
Свойства изменяются от начальных веществ к высшим, это можно увидеть на примере гомологического ряда алканов:
Есть определенные правила, по которым проходит систематизация органических соединений.
Номенклатура углеводородов
Согласно ИЮПАК (Международного союза теоретической и прикладной химии), первые четыре углеводорода имеют стандартные, сложившиеся с годами приставки: мет-, эт-, проп, — бут-. В зависимости от гомологического ряда (алканы, алкены, алкины и т. д. ), к этой приставке добавляется суффикс. Начиная с пятого наименование основано на греческих цифрах, соответствующих числу атомов углерода. Для углеводородов с разветвлённой структурной формулы существует определенная система наименования:
Называя соединение, для начала нужно перечислить в алфавитном порядке радикалы, перед названием которых ставится цифра, соответствующая номеру главного атома углеродной цепи, где этот заместитель расположен. Далее указывают главный углеводород. Следует помнить, что слова от цифр отделяют дефисом. Например: 3-метилпентанол, 2,3-диметилпентадиол и т. д.
Следует помнить, что существует еще один вид химических соединений, противоположный гомологам.
Изомерия вещества
Изомеры, в отличие от гомологов, имеют одинаковую структурную формулу и молярную массу.
Отличие состоит в строении или расположении самого атома в пространстве, вследствие чего различаются и свойства. Так, различают структурную и стереоизомерию.
Первый вид соединений отличается по химическому строению:
При стереоизомерии различия возникают в пространственной конфигурации молекулы.
Эти соединения составляют очень большой перечень неорганических веществ. У многих из них существует два, или более изомеров. Подсчитать же точное количество подобных веществ в органической химии не представляется возможным, поскольку даже в одном гомологическом ряду может существовать несколько миллионов изомеров без учета стереоизомерии.
Изомеры и гомологи. Сравнительная таблица
Что такое органическая химия?
Органическая химия – это раздел химии, который изучает структуру, свойства и методы получения (синтеза) углеводородов и их производных. Сейчас число известных органических соединений составляет почти 30 млн, однако оно продолжает расти (в мае 1999 года было известно около 12 млн органических веществ). Этот рост обусловлен необычными свойствами углерода. Например, данный элемент может образовать цепи любой длины, способные замыкаться и образовывать циклы, а также атом углерода способен создавать одинарные, двойные или тройные связи. Валентность углерода всегда равна 4-м, поэтому он всегда будет создавать вокруг себя 4 связи. Это могут быть четыре одинарных, две двойных, одна тройная и одна одинарная и др. В любом случае, способов образовывать связи много, однако чаще всего углерод связывается с водородом, кислородом, фосфором, азотом и некоторыми другими атомами этих элементов.
Видео
Виды изомерии
Структурные изомеры отличаются друг от друга взаимным расположением атомов в молекуле; стереоизомеры — расположением атомов в пространстве.
Структурная изомерия
Структурные изомеры – соединения с одинаковым составом, но различным порядком связывания атомов, т.е. с различным химическим строением. Молекулярная формула у структурных изомеров одинаковая, а структурная различается.
1. Изомерия углеродного скелета: вещества различаются строением углеродной цепи, которая может быть линейная или разветвленная.
Например, молекулярной формуле С5Н12 соответствуют три изомера:
2. Изомерия положения обусловлена различным положением кратной связи, функциональной группы или заместителя при одинаковом углеродном скелете молекул.
2.2. Изомерия положения кратной связи может быть вызвана различным положением кратной (двойной или тройной) связи в непредельных соединениях. Например, в бутене-1 и бутене-2:
2.3. Межклассовая изомерия – ещё один вид структурной изомерии, когда вещества из разных классов веществ имеют одинаковую общую формулу.
Например, формуле С2Н6О соответствуют: спирт (этанол) и простой эфир (диметиловый эфир):
Пространственная изомерия
Пространственные изомеры – это вещества с одинаковым составом и химическим строением, но с разным пространственным расположением атомов в молекуле. Виды пространственной изомерии – геометрическая (цис—транс) и оптическая изомерия.
Структурная изомерия
Структурные изомеры – вещества одинакового количественного и качественного состава, но разного химического строения. Структурная изомерия бывает 3-х типов.
Изомерия углеродного скелета
2-метилпропан
(В 1-м случае CH3 – часть углеродной цепи, а во 2-м – радикал).
Изомерия положения
(Меняется положение двойной связи. В 1-м случае двойная связь у первого атома углерода, а во 2-м – у второго).
2.2 функциональной группы
Бутанол-1 
Бутанол-2
(Меняется положение гидроксогруппы от 1-го атома углерода ко 2-му).
1-хлорпропан 
2-хлорпропан
(Меняется положение атома хлора (галогена) от 1-го атома углерода ко 2-му).
Межклассовая изомерия
циклобутан – циклоалкан
(Меняется класс вещества).
Пространственная изомерия
Пространственные изомеры (стереоизомеры) – вещества одинакового количественного и качественного состава и одинакового химического строения, отличающихся друг от друга пространственным расположением атомов в молекуле. Пространственная изомерия бывает 2-х типов.
Геометрическая изомерия
Встречается у веществ, имеющих цикл или двойную (С=С) связь. Данный вид пространственной изомерии еще называют цис – и – транс изомерией.
Цис-бутен-2 
Транс-бутен-2
(Атом водорода и группа CH3 меняются местами).
Оптическая изомерия
Суть оптической изомерии заключается в том, что если атом углерода в молекуле связан с 4-мя различными атомами или атомными группами, то из него можно получить два соединения с одинаковой структурой, молекулы которых будут являться зеркальными копиями друг друга (как правая и левая руки человека). В пример можно привести D-глюкозу и L-клюкозу.
Гомологический ряд алканов в таблице
Алканы — ациклические предельные углеводороды:
Алканы обладают следующими свойствами:
в последовательности гомологического ряда происходят изменения агрегатных состояний веществ с газообразного на жидкое и на твёрдое;
нерастворимы в воде, но могут растворяться в неполярных растворителях;
используются в промышленности (метан — топливо, пропан — автомобильное топливо, бутан — сырье для производства каучука, пропан и бутан — балонные газы).