포화 탄화수소
포화탄화수소는 탄소와 수소로만 구성된 유기 화합물입니다. 모든 탄소 원자가 단일 결합으로 연결되어 있는 것이 특징입니다. 대표적인 예로는 메탄, 에탄, 프로판 등이 있습니다. 포화탄화수소는 주로 천연가스와 석유에서 발견되며, 연료와 플라스틱 제조 원료로 많이 사용됩니다.
Saturated hydrocarbons are organic compounds consisting of only carbon and hydrogen. It is characterized by all carbon atoms being linked by a single bond. Typical examples include methane, ethane, and propane. Saturated hydrocarbons are mainly found in natural gas and petroleum and are widely used as fuel and plastic manufacturing raw materials.
그 특성으로는 화학적으로 안정하고, 연소 시 다량의 열을 발생시킨다는 점을 들 수 있습니다. 이 때문에 주로 난방 및 에너지원으로 활용됩니다. 또한, 불포화탄화수소에 비해 반응성이 낮아, 다양한 산업용 화합물의 기초 재료로도 사용됩니다.
Its properties are chemically stable and generate a large amount of heat during combustion. For this reason, it is mainly used as a heating and energy source. In addition, it is less reactive than unsaturated hydrocarbons, so it is also used as a base material for various industrial compounds.
결론적으로, 포화탄화수소는 우리의 일상생활과 산업에 중요한 역할을 하고 있는 기본적인 화학 물질입니다. 이상으로 포화탄화수소에 대한 간단한 설명을 마치겠습니다.
In conclusion, saturated hydrocarbons are basic chemicals that play an important role in our daily lives and industries. That's all for the brief description of saturated hydrocarbons.
탄소-탄소 단일결합만으로 구성되는 포화탄화수소는 사슬모양과 고리모양으로 분류할 수 있고, 이들은 각각 알칸(alkane)류, 시클로알칸(cycloalkane)류라고 부른다
가. 알칸계(메탄계, 파라핀계) 탄화수소
1) 일반적 성질
가) 일반식 : CnH2n+2 (n은 탄소원자의 수) 나) 사슬모양(chain형)의 분자구조 다) 단일결합과 안정한 결합각으로 인해 반응성이 작고 안정된 화합물이다. 라) 탄소수(사슬길이)가 증가할수록 비중, 융점, 비점이 높아진다. 마) 무극성 분자로 물에 불용성이며, 액상은 밀도가 낮아서 물 위에 뜬다. 바) 같은 분자량을 가진 다른 유기화합물보다 비점이 낮다. (분자 간의 인력이 약하여 분자들이 분리하여 액체가 기체로 되는데 작은 에너지 소요) 사) 일반적으로 탄소수가 4개 이하는 기체, 5~16개 이하는 액체, 17개 이상은 고체이다.
2) 알칸의 명명법 가) 어미에 “-안(-ane)”을 붙힌다. 나) 어간은 [표 1-10]과 같이 탄소수에 따라 결정한다. 다) 가지 달린 알칸류는 분자 내 탄소원자의 가장 긴 사슬이름을 어간으로 하고 치환체 의 이름을 붙인다.(치환체 이름-가장 긴 사슬이름) 라) 알칸류가 주된 사슬에 붙어 치환체(원자단)의 역할을 할 때는 알칸의 이름에서 어 미 “안(-ane)”을 “일(yl)”로 바꾼다.
시클로알칸(시클로파라핀)계 탄화수소 1) 일반적 성질 : 알칸류와 유사 가) 일반식 : CnH2n 나) 사슬모양의 알칸보다 녹는점이 더 높다. 다) 물의 밀도(4℃에서 1g/㎤)보다 밀도가 작다. 라) 비극성으로 수소결합을 할 수 없기 때문에 물에 불용성이다. 2) 시클로알칸의 명명법 탄소 고리의 탄소 수에 해당하는 알칸의 이름 앞에 “시클로(Cyclo-)”를 붙여서 명명한다.
다. 알칸류의 반응
1) 연소반응(발열산화반응) 알칸의 가장 중요한 용도는 연료이다.
알칸이 과량의 산소 존재 하에서 연소하면 이산화탄소와 물을 생성한다. 가장 중요한 것은 이 반응이 많은 양의 열을 발생한다 는 것이다. 연소반응의 시작은 점화원이 필요하지만 한번 반응이 시작되면 발열하면 서 자발적으로 진행된다. 만약 산소가 부족하면 반응이 완전하지 못하여 부분적인 연소가 일어나 생성물은 일산화탄소나 탄소(그을음)로 된다.
Ⅰ) 완전연소 CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O + 212.8 ㎉/mol C4 H10 + O2 → 4CO2 + 5 H2 O + 688.0 ㎉/mol Ⅱ) 불완전연소 2CH4 + 3O2 → 2CO + 4 H2 O CH4 + O2 → C + 2 H2 O 2) 할로겐화 반응 알칸은 고온의 반응조건에서 할로겐 원소와 반응하여 수소원자를 할로겐 원자로 치환한다. CH4 + Cl-Cl 또는 열햇빛 CH3 Cl + HCl (메탄의 수소가 염소로 치환) 만약 과량의 할로겐이 존재한다면 반응은 계속되어 여러 개의 할로겐으로 치환될
3. 불포화 탄화수소 탄소-탄소 2중결합을 가진 탄화수소를 알켄(alkene)류, 3중 결합을 가진 탄화수소를 알 킨(alkyne)류라고 하며, 1개 이상의 2중 결합 또는 3중 결합을 가진 탄화수소를 알카디엔 (또는 디엔)류라고 부른다. 2중 결합과 3중 결합이 혼합된 구조의 화합물과 고리형 탄화수소에 다중결합을 가진 화합물도 알려져 있다.
가. 알켄계(에틸렌계, 올레핀계) 탄화수소 1) 일반적 성질 가) 일반식 : CnH2n (n > 2) 나) 불포화탄화수소로서 중합, 첨가반응이 쉽게 일어난다. 다) 탄소-탄소 2중 결합에 의해 알칸계보다 반응성이 크다. 라) 물보다 가볍고 물에 녹지 않는다. 마) 탄소수가 증가할수록 비중, 융점, 비점이 높아진다. 바) 탄소-탄소 2중 결합의 제한된 회전 때문에 기하이성질체(시스-트랜스 이성질체)가 존재한다.
사) 일반적으로 탄소수가 4개 이하는 기체, 5개 이상은 액체이다. 2) 알켄의 명명법 가) 어미에 “-엔(-ene)”을 붙인다. 2중결합이 1개 이상이면, 어미가 -디엔(-diene), -트리엔(-triene) 등으로 된다. 나) 2중 결합의 위치가 작은 번호가 되도록 탄소사슬에 번호를 붙인다. 다) 이름의 어간은 탄소의 수에 의해 알칸계와 동일하게 결정한다. 라) 고리형 탄화수소는 이중결합을 가진 탄소부터 번호를 붙여간다
나. 알킨계(아세틸렌계) 탄화수소 1) 일반적 성질 가) 일반식 : CnH2 n-2 (n > 2) 나) 3중 결합으로 알칸, 알켄보다 반응성이 풍부하다. 다) 물보다 가볍고 물에 녹지 않는다. 라) 탄소수가 증가할수록 비중, 융점, 비점이 높아진다. 2) 얼킨의 명명법 가) 어미에 “-인(-yne)”을 붙인다. 3중 결합이 1개 이상이면, 어미가 -디인(-diyne), -트리인(-triyne) 등으로 된다. 나) 3중 결합의 위치가 작은 번호가 되도록 탄소사슬에 번호를 붙인다. 다) 이름의 어간은 탄소의 수에 의해 알칸계와 동일하게 결정한다
방향족 탄화수소
유기화합물 중에서 벤젠고리를 가지며 방향족성을 나타내는 화합물을 총칭하며, 벤젠을 모체로 하는 벤젠계열 방향족화합물 외에, 고리를 구성하는 원자가 탄소 이외인 원소(N, S, O 등)를 포함한 헤테로고리방향족화합물도 많이 알려져 있다. 또 최근 벤젠을 모체로 하지 않는, 즉 6원자 고리 이외의 고리(5 원자 고리 등)로 구성되는 비 벤젠계열 방향족화합물도 많이 알려져 있다. Among organic compounds, compounds that have a benzene ring and exhibit aromaticity are collectively referred to, and in addition to benzene-based aromatic compounds based on benzene, heterocyclic aromatic compounds containing elements other than carbon (N, S, O, etc.) that make up the ring are widely known. Recently, there are many non-benzene aromatic compounds that do not use benzene as a parent, that is, a ring other than a six-atom ring (such as a five-atom ring)
단순히 향기 때문이 아니라 특별한 화학적 성질로 인하여 방향족화합물(aromatic compound)이라고 부르는데 최초의 방향족화합물은 수지, 향유 등의 천연물에서 얻어졌 다. It is called an aromatic compound because of its special chemical properties, not just because of its fragrance. The first aromatic compounds were obtained from natural products such as resins and perfumes 이들이 포함하고 있는 공통적인 6개의 탄소단위는 여러 화학반응을 통해서도 손상을 입지 않고 방향족화합물의 모체탄화수소인 벤젠(C6H6)을 생성한다. 1825년에 M. 페러데이 가 압축된 조명가스로부터 처음으로 벤젠을 분리하였으나, 오늘날 벤젠을 포함한 많은 방향 족 화합물들은 주로 석유에서 얻어진다