탄화 수소

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탄화 수소(炭化水素;Hydrocarbon)는 탄소(C)와 수소(H) 만으로 이뤄진 유기화합물을 말한다. 가장 간단한 탄화수소는 탄소 하나와 수소 넷으로 이뤄진 메테인(CH4)이다. 대표적인 탄화수소로 석유천연가스가 있고, 가솔린, 파라핀, 항공유, 윤활유, 파라핀왁스 등도 모두 탄화수소 혼합물이다. 탄화수소는 알칸, 알켄, 알킨 등을 포함하는 지방족 탄화수소, 지방족 고리탄화수소, 방향족 탄화수소로 나눌 수 있다.

종류[편집]

탄화수소에는 여러 종류가 있으며, 골격을 이루는 탄소의 결합형태에 따라서 파라핀계·나프텐계·올레핀계·방향족 등으로 분류되고 있다.

  • 지방족 탄화수소- 포화 탄화수소와 사슬모양 불포화 탄화수소를 합쳐 지방족 탄화수소라고 한다.
  • 포화 탄화수소 - 이중 결합이나 삼중 결합이 없는 탄화수소. 알케인
  • 불포화 탄화수소 - 이중 결합이나 삼중 결합이 있는 탄화수소. 알켄, 알카인
  • 방향족 탄화수소 - 벤젠과 같이 공명 고리를 가진 탄화수소

파라핀계 탄화수소[편집]

탄소가 사슬 모양으로 연결된 것으로서, 다른 결합수는 수소와 결합한 포화결합으로 되어 있는 탄화수소이다. 보통 \mathrm C_n \mathrm H_{2n+2}로 표시되며, 그 중에서 가장 간단한 것은 메테인(CH4)이다. 메탄은 천연가스의 주성분이며, 유정에서 나오는 가스의 대부분은 이것이다. 시궁창이나 하수도 등에서 거품이 떠오르는 일이 있는데, 이것도 퇴적한 식물 따위가 부패·분해되어 메탄이 생겼기 때문이다. 같은 계통에 속하는 것으로 탄소가 2개인 에테인(ethane:\mathrm{C_2 H_6}), 탄소가 3개인 프로페인(propane:\mathrm{C_3 H_8}) 등이 있다. 프로판은 가정용 연료로서도 널리 쓰이고 있는 것으로서, 이것은 유전시대의 천연가스로부터 분리·냉각하여 액화해서 탱커로 수송하거나 또는 석유화학 공장에서 크래킹에 의해서 생산하여 사용한다. 이러한 파라핀계의 탄화수소에는 여러 가지가 있으며, 상온에서는 탄소수 4개인 뷰테인(butane)까지가 기체이고 탄소수가 5∼15개인 것이 액체, 그 이상의 것은 고체로서 이른바 파라핀의 성분이다. 이 밖의 탄화수소에는 탄소가 가지갈림을 하여 연결되어 있는 이소 화합물이 있고, 탄소가 직선으로 결합되어 있는 노르말 화합물이 있다. 이런 것들은 같은 수의 탄소 원자와 수소 원자로 되어 있으면서도 그 결합 형태가 다르기 때문에 서로 다른 성질을 지니는 것인데, 이런 것을 구조 이성질체라고 한다.

나프텐계 탄화수소[편집]

파라핀계와 마찬가지로 결합수가 모두 탄소와 수소로 채워져 있는 포화 결합의 탄화수소이며, 골격을 이루는 탄소 원자가 고리 모양으로 결합된 것이 큰 특징이다. 석유 중에는 주로 탄소수가 5개인 사이클로펜테인(cyclopentane:\mathrm{C_5 H_{10}}), 탄소수가 6개인 사이클로헥세인(cyclohexane:\mathrm{C_6 H_{12}})과 그 동족체가 포함된다. 나프텐계 탄화수소는 일반적으로 파라핀계 탄화수소보다도 융점이 낮고 액체를 이루는 것이 많다. 윤활유나 기계유 등으로 흔히 쓰이고 있다.

올레핀계 탄화수소[편집]

파라핀계와 마찬가지로 탄소가 사슬 모양으로 결합되어 있으나, 그 중에 탄소끼리 2개의 결합수로써 결합된 이중결합(불포화결합)이 하나 들어 있는 것이 특징이다. 보통 \mathrm C_n \mathrm H_{2n} 으로 표시되며, 불포화결합이 있기 때문에 다른 물질과 결합하기 쉬운 성질이 있다. 가장 간단한 에틸렌(ethylene:\mathrm{C}_2 \mathrm{H}_4)의 명칭에서 유래하여, 이 올레핀계를 에틸렌계 탄화수소라고도 부르게 되었다. 올레핀계 탄화수소는 섬유의 성분으로서는 거의 존재하지 않으며, 약간 들어 있는 경우에도 석유를 정제하는 단계에서 원유로부터 제거되고 만다. 그러나 석유화학 공업의 원료로서는 매우 중요한 것이며, 미국에서는 천연가스에서 얻고 있지만 대한민국에서는 그렇지 못하고 나프타(naphtha)를 분해하여 얻는 수밖에 없다.[출처 필요]

방향족 탄화수소[편집]

방향족 탄화수소는 방향족 고리를 포함하고 있는 탄화수소로서, 벤젠, 톨루엔과 같은 벤젠 고리를 갖는 화합물이나 피롤처럼 치환된 방향족 고리를 갖는 화합물이 이에 속한다. 석유 중에도 2∼3%가 함유되어 있지만 방향족 탄화수소와 그 유도체는 석탄에서 나오는 타르(tar)에 더 많이 들어 있다.

같이 보기[편집]

참고 자료[편집]