탄화수소

탄화수소 – 소개

탄소와 수소의 화합물을 탄화수소 라고 합니다. 그들의 특정 이름은 사슬의 탄소 원자 수에 대한 그리스 이름에서 직접 나옵니다. 가장 간단한 탄화수소는 메탄입니다. 그것의 분자에는 4개의 수소 원자에 연결되는 1개의 탄소 원자가 있습니다. 이 구조는 유기화합물의 성질에 기인한다. 유기 화합물 분자에서 탄소는 항상 4가입니다. 또한 탄화수소 분자의 탄소 원자 수와 수소의 양 사이에 밀접한 관계가 있음을 의미합니다. 탄소 원자 사이에 단일 결합만 있는 경우 – 포화 탄화수소를 다루고 있는 것입니다. 그렇지 않으면(하나 이상의 이중 또는 삼중 결합) 불포화 탄화수소입니다. 유사 계열, 즉 유사한 구조와 특성을 가진 화합물 집합의 형성은 탄화수소의 특징입니다. 그들은 연속적인 -CH ₂ – 그룹을 분자 사슬에 붙인 결과로 형성됩니다. 또한, 특정 계열의 모든 동족체에 대해 끓는점과 녹는점, 밀도 및 기타 물리화학적 특성 사이의 관계가 있습니다. 탄화수소 이외에, 예를 들어 알코올 또는 카복실산도 동종 시리즈를 형성합니다. 탄화수소 중에서 대부분의 화합물은 동일한 실험식을 갖지만, 다른 구조, 즉 다른 구조식을 갖는다. 그것들은 이성체 라고 불리며 발생하는 이성체에 따라 다음과 같이 구별됩니다.

• 사슬 이성질체는 탄소 사슬을 의미합니다. 이 이성질체는 그 길이와 치환체 수의 변화와 관련이 있습니다.
• 다중 결합 위치 이성질체는 사슬의 서로 다른 탄소 원자 사이에 불포화 결합의 가능성을 나타냅니다.
• 시스-트랜스 이성질체는 결합 주위를 회전할 가능성이 없는 분자의 특징입니다. 종종 알켄과 고리형 탄화수소에서 발견됩니다.

사슬형 탄화수소의 구조와 성질

지방족 탄화수소에서 결합된 탄소 원자는 연속적인 -CH ₂ – 그룹으로 구성된 특징적인 사슬을 형성합니다. 따라서 사슬 탄화수소라고합니다. 구조에 따라 직쇄와 분지쇄로 구분할 수 있습니다. 반면에 다중 결합의 발생을 고려하여 알칸, 알켄 및 알킨을 구별할 수 있습니다. 알칸 포화 사슬 탄화수소를 알칸 이라고 합니다. 그들은 분자의 일반 공식이 C _n H _2n+2 (여기서 n은 분자의 탄소 원자 수임)인 상동 시리즈를 형성합니다. 알칸 분자의 원자 사이의 모든 결합은 단일 원자입니다. 처음 세 개의 알칸(메탄, 에탄, 프로판)은 직쇄 분자를 가지고 있습니다. 다음 부탄인 부탄도 분지 형태(이소부탄)를 가지고 있습니다. 동일한 실험식에도 불구하고 이러한 형태는 특성(예: 끓는점)에서 상당히 다릅니다. 대부분의 알칸은 유사한 물리적 및 화학적 특성을 가지고 있습니다. 그들은 상당한 화학적 수동성을 나타내며 예를 들어 염소와 같은 소수의 물질과만 반응합니다. 분자의 탄소 원자 수가 증가함에 따라 끓는점이 증가합니다. 따라서 상동 계열의 처음 네 개의 알칸은 기체입니다. 고급 탄화수소(펜타데칸까지)는 액체이고 그 다음은 고체입니다. 모든 알칸은 가연성입니다. 알켄 알켄 은 분자 내에 하나의 이중 결합을 포함합니다. 따라서 그들은 알칸 분자에 비해 두 개의 수소 원자가 적습니다. 상동 계열의 알켄의 공식은 C _n H _2n 입니다. 시리즈의 첫 번째는 에텐입니다. 에텐, 그리고 다음 것: 펜텐은 이성질체를 가지고 있지 않습니다. 그러나 부텐에는 분자 내 이중 결합의 위치와 관련된 이성질체가 있습니다. 두 개의 이중 결합을 가진 화합물도 있습니다. 알카디엔이라고 합니다. 이중 결합의 존재는 알켄의 특성에 가장 큰 영향을 미칩니다. 그것은 그들이 다른 분자와 쉽게 첨가 반응을 일으키는 원인이 됩니다. 그들은 또한 중합에 취약합니다. 에틸렌의 중합 결과 폴리에틸렌 이 얻어진다. 대중적인 플라스틱 입니다. 알칸과 마찬가지로 알켄은 사슬의 길이에 따라 물질의 상태가 바뀝니다. 그들은 무색이며 무취입니다. 그들은 물에 녹지 않습니다. 알킨 삼중 결합 사슬 탄화수소는 알킨 입니다. 동족 계열의 알킨에서 다음 분자는 화학식 C _n H _2n-2 로 특징지어집니다. 첫 번째 알킨은 아세틸렌이라고도 하는 에틴입니다. 부틴을 시작으로 삼중 결합의 위치로 인해 알킨에 이성질체가 있습니다. 알킨은 알켄보다 불포화도가 높으므로 화학적 활성이 더 큽니다. 그들은 또한 중합 경향을 보입니다. 가장 작은 분자는 기체입니다. 분자 크기가 증가함에 따라 휘발성이 감소합니다. 또한 무색, 무취이며 물에 녹지 않습니다.

고리형 및 방향족 탄화수소의 구조 및 특성

고리형 탄화수소 는 고리라고 하는 폐쇄 시스템을 형성하는 탄소와 수소의 화합물입니다. 가장 단순한 사이클로알칸은 3탄소 고리인 사이클로프로판입니다. 가장 중요한 시클로알칸은 시클로 프로판이나 시클로부탄과 달리 고리 변형이 없고 그 분자가 소위 형태를 형성할 수 있는 시클로헥산입니다. 시클로알칸 외에도 시클로알켄과 시클로알킨도 있습니다. 방향족 탄화수소 는 불포화 유기 화합물 그룹입니다. 이 그룹의 가장 간단한 화합물은 실험식 C ₆ H ₆ 을 갖는 벤젠 입니다. 이 화합물의 분자에는 전형적인 이중 결합이 없으며 대신 비편재화된 π 전자에 대해 이야기하고 있습니다. 다환 방향족 탄화수소 는 특성이 약간 다릅니다. 그들은 분자에 하나 이상의 고리를 가지고 있습니다. 이 그룹의 가장 중요한 탄화수소는 나프탈렌 입니다.

탄화수소 얻기

탄화수소의 천연 공급원은 원유 와 천연 가스 입니다. 메탄 및 에탄과 같은 알칸은 천연 가스의 일부이지만 소량의 다른 알칸도 포함할 수 있습니다. 원유에는 사슬 길이와 가지가 다른 다양한 탄화수소가 포함되어 있습니다. 증류 과정에서 개별 분획으로 분리됩니다. 그들은 유기 화합물의 중요한 공급원입니다. 너무 긴 탄소 사슬을 가진 것은 크래킹 공정에서 추가 처리됩니다. 방향족 탄화수소는 주로 건식 석탄 증류 (공기에 접근하지 않고 가열)의 결과로 얻어진다. 벤젠은 또한 알칸과 시클로알칸의 촉매 처리 과정에서 원유에서 얻습니다.