화학 시약, pH 시약, 정성 분석, 정량 분석 – 이들은 분석 화학과 관련된 용어 중 일부에 불과합니다. 이 화학 분야에 또 무엇이 숨겨져 있습니까? 이 섹션에서 이 질문에 대한 답을 찾을 수 있습니다!
지방족 탄화수소는 유기화학에서 가장 중요한 화합물 그룹 중 하나입니다. 탄소와 수소 원자로만 구성되어 있음에도 불구하고 다양한 구조를 가진 수많은 화합물을 형성합니다. 모든 결합이 단일인 포화 지방족 탄화수소(알칸)와 구조에 다중(이중 또는 삼중) 결합을 포함하는 불포화 탄화수소를 구별할 수 있습니다.
지방족 탄화수소는 다양한 산업 분야에서 귀중한 원료입니다. 그들은 주로 천연 자원에서 파생됩니다. 알칸 , 알켄 및 알킨 의 가장 중요한 공급원에는 원유 , 천연가스 및 석탄이 포함됩니다 . 이러한 원료는 수백만 년에 걸쳐 적절한 대기 조건(고압 및 온도)에 노출된 결과 식물과 동물 물질로 형성되었습니다. 지방족 탄화수소는 무엇보다도 분별 증류를 통해 원유나 천연가스로부터 분리됩니다. 그것들 자체는 더 복잡한 유기 화합물을 생산하는 주요 원료입니다. 알칸, 알켄, 알킨은 산업계뿐만 아니라 일상생활에서도 널리 사용됩니다. 메탄, 에탄, 프로판 또는 부탄과 같은 가스는 예를 들어 밥솥이나 건물 난방용 연료로 사용되는 가스의 구성 요소입니다. 일부 알칸은 운송에 사용되는 휘발유와 파라핀에 포함되어 있습니다. 반면에 중질 탄화수소는 아스팔트의 구성 요소입니다. 이러한 화합물의 대부분은 화학 산업 의 원료 및 용매로 사용됩니다. 알켄 단량체는 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 과 같은 중합체를 생산하는 데 사용됩니다. 이러한 화합물은 일부 첨가제와 함께 일반적으로 플라스틱 이라고 합니다. 알킨은 주로 화학 산업에서 사용되며 글리세린, 알칸 및 플라스틱 생산을 위한 중간체로 사용됩니다.
알칸, 알켄 및 알킨의 분자 구조를 고려하면 개별 분자 간에 상당한 유사성이 있음이 분명합니다. 포화 및 불포화 탄화수소 모두의 특징적인 공통 원소는 서로 연결된 탄소 원자로 구성된 탄화수소 사슬입니다. 또한, 각각은 2개 또는 3개의 수소 원자와 결합을 형성합니다(유기 화합물의 탄소는 항상 4가임에 유의하세요). 지방족 탄화수소를 분류하는 가장 중요한 요소는 구조에 불포화 결합이 존재한다는 것입니다. 이 결합은 모든 결합이 단일이고 공유 결합인 알칸에는 존재하지 않습니다. 단일 결합으로 연결된 원자는 그 주위를 회전할 수 있으며, 이로 인해 이성체(conformer)로 알려진 이성질체가 형성됩니다. 알켄은 탄화수소 사슬에 하나의 불포화 이중 결합을 포함합니다. 이 결합 주위에 분자는 단단하고 모든 원자는 한 평면에 놓여 있습니다. 하나의 삼중 결합이 존재하는 알킨에서는 더 높은 수준의 불포화가 발견됩니다. 존재하는 분자 부분에서는 사슬의 선형 구조가 보존됩니다.
알칸, 알켄 및 알킨은 물리적 특성이 매우 유사합니다. 이들 세 가지 화합물 그룹 각각은 균질한 계열을 형성하며, 탄화수소 사슬의 길이가 증가함에 따라 화합물의 특성이 유사하게 변합니다. 지방족 탄화수소 분자는 비극성입니다. 그들은 약한 반 데르 발스 힘에 의해서만 결합됩니다. 결과적으로 극성 용매인 물에 잘 녹지 않습니다. 대조적으로, 예를 들어 벤젠 이나 에테르에는 매우 잘 녹습니다. 알칸, 알켄, 알킨의 물리적 상태는 탄화수소 사슬의 길이에 따라 달라집니다. 분자당 최대 4개의 탄소 원자를 갖는 저급 탄화수소는 기체이고, 5~18개를 갖는 탄화수소는 액체이며, 사슬에 18개 이상의 탄소 원자를 함유하는 고급 탄화수소는 고체입니다. 또한 탄화수소 사슬의 길이가 길어질수록 휘발성(끓는점의 증가)과 밀도의 감소가 관찰됩니다. 
알칸, 알켄 및 알킨은 물리적 특성이 거의 다르지 않지만 불포화 결합이 핵심 역할을 하는 화학적 특성에서는 그렇지 않습니다. 다중 결합이 없는 포화 화합물인 알칸은 화학적으로 수동적입니다. 이 제품은 브롬수를 변색시키지 않으며 니트로화 과정도 거치지 않습니다. 대조적으로, 이들은 할로겐(자유 라디칼 치환)과 반응합니다. 이는 가연성이며 공기 공급에 따라 완전 연소, 반 연소 또는 불완전 연소를 겪습니다. 알켄과 알킨은 다중 결합이 존재하기 때문에 알칸과 확실히 다릅니다(알킨은 알켄보다 반응성이 훨씬 더 큽니다). 분자에 존재하는 이중 및 삼중 결합은 비영구적이며 쉽게 분해됩니다. 결과적으로 알켄과 알킨은 쉽게 첨가, 중합 또는 수소화 반응을 겪습니다. 또한 브롬, 요오드, 염소 와도 격렬하게 반응합니다. 이 기능은 포화 탄화수소와 불포화 탄화수소를 구별하는 화학 테스트에 사용됩니다. 이를 브롬수질검사라고 합니다. 알칸과 알킨은 브롬수를 변색시키지 않는 반면, 알켄과 알킨은 변색되는데, 그 이유는 다중 결합이 끊어지고 브롬이 탄화수소 사슬에 부착되기 때문입니다.
알칸, 알켄 및 알킨은 다양한 반응과 과정을 통해 제조됩니다. 알칸은 다중 결합이 끊어지고 수소 원자가 탄화수소 사슬에 부착되는 수소화 반응에 의해 알켄에서, 알켄에서 알켄을 얻을 수 있습니다. Wurtz 반응 또는 소위 Grignard 화합물 이라고 불리는 유기 금속 화합물을 사용한 할로겐화 알킬의 환원도 알칸을 합성하는 데 사용됩니다. 알켄은 일반적으로 알칸의 탈수소화에 의해 얻어집니다. 알칸의 알켄도 분해를 통해 얻습니다. 그러나 장쇄 분자만이 이에 영향을 받는다는 점에 유의하십시오. 알킨은 디할로게노알킬과 테트라할로게노알킬의 할로겐화수소제거 반응과 1차 알킬 할로겐화물과 아세틸리드 나트륨의 반응에 의해 생성됩니다. 또한 산업적 규모에서는 메탄을 산화시키고 탄화물을 물로 처리하여 알킨을 얻습니다.
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