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방재영역/연소공학

29. 탄소화합물(유기화합물)의 특성, 종류, 분자식

by Danny' 2020. 6. 24.
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탄소화합물(유기화합물)의 특성, 종류, 분자식

 

1. 개요

유기화합물은 탄소를 주축으로 하여 이루어진 공유결합 물질이다. 따라서 분자성 물질을 형성하므로 그의 성질은 반데르발스 힘, 수소결합 등에 의한 성질을 나타 내므로 유기용매에 잘 녹고 비전해질이며, 낮은 녹는점을 갖는다

1.1 유기화합물의 특성

  • 성분원소 : 주로 C, H, O이며 N, S, P 등의 비금속 원소를 포함한다.
  • 종류 : 같은 탄소끼리 결합하여 사슬모양, 고리 모양의 화합물을 만들며, 이성질체가 많으므로 화합물의 수는 200만 이상
  • 융점과 비등점 : 분자사이의 힘(반데르발스의 힘)이 약하므로 융점이나 비등점이 낮다. (융점은 대체로 300 ℃ 이하)
  • 화합 결합 : 공유결합을 하고 있으므로 비전해질이 많다(단, 포름산, 아세트산, 옥살산 등은 전해질이다)
  • 연소 : 대부분 연소하여 연소 생성물인 탄산가스(CO2)와 수증기(H2O)를 생성한다. 산소가 없으면 분해되어 탄소가 유리된다. (그을음 많이 발생)
  • 용해성 : 대부분 물에 녹기 어려우나 알코올, 벤젠, 아세톤, 에테르 등의 유기용매에 잘 녹는다(단, 알코올, 아세트산, 알데히드, 설탕, 포도당 등은 물에 녹는다)
  • 반응속도 : 유기화합물은 이온반응이 아니고 분자와 분자 사이의 반응이므로 반응속도가 느리다.
  • 전리 반응 : 대체로 비전해질이며 전기전도성이 거의 없다.

1.2 이성질체

  • 탄소화합물에는 이성질체가 많기 때문에 그 수는 200만 이상이다. 이성질체라고 하는 것은 n-부탄과 iso-부탄과 같이 같은 분자식을 가지면서도 원자의 결합상태가 달라서 서로 다른 성질을 가지는 화합물을 말한다. n-부탄과 iso-부탄의 구조를 보면 다음과 같다

 

  • 탄소수가 3인 프로판까지는 이성질체가 없으나 부탄부터는 이성질체가 존재한다


2. 탄소화합물의 종류

2.1 탄소화합물의 결합모양에 따른 분류

 

사슬모양화합물

에탄(C2H6), 프로판(C3H8), 부탄(C4H10), 펜탄(C5H12) 등과 같이 구조가 사슬처럼 이어진 탄화수소화합물을 사슬 모양 화합물 또는 지방족탄화수소화합물 이라고 한다. 

  • 포화탄화수소 : 지방족탄화수소의 기본형은 CnH2n+2의 형으로 표기되는데 이를 포화탄화수소라고 한다.
  • 불포화 탄화수소 : 수소원자 H의 수가 2n+2가 안되는 것을 불포화 탄화수소라고 한다.

 

고리 모양 화합물

벤젠(C6H6)과 같이 고리 모양으로 결합된 탄화수소를 고리 모양 화합물이라 한다. 그림에서 6 각형의 각 꼭짓점은 탄소원자를 나타내고, 선이 2중으로 된 것은 탄소원자의 결합수가 2중으로 되었음을 표시한다.

  • 탄소화합물 : 고리모양 화합물 중에서 탄소와 수소만의 결합으로 된 것을 탄소화합물이라 한다.
  • 이원소화합물 : 피리딘(C5H5N)과 같이 탄소· 수소 이외의 다른 원소가 결합된 것을 이원소화합물이라고 한다.

3. 지방족탄화수소(사슬모양화합물)의 종류

  • 탄화수소는 탄소원자 수에 대한 수소원자의 수에 따라서 파라핀계(알칸), 올레핀계(알켄)와 아세틸렌계(알킨) 탄화수소로 분류하기도 하는데 이들의 예를 보면 다음 표와 같다.

 

  • 참고로 탄소수 6이상의 알칸계 탄화수소명을 열거해 보면,
  • C6H14 헥산, C7H16 헵탄, C8H18 옥탄, C9H20 노난, C10H22 데칸 등이다.
  • 탄화수소의 결합은 그림과 같이 단일 결합, 2중 결합, 3중 결합의 형태를 취한다.

 

 

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