수 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
수를셀때 |
mono |
di(bi) |
tri |
tetra |
penta |
hexa |
hepta |
octa |
nona |
deca |
물질이름 |
metha |
etha |
propa |
buta |
penta |
hexa |
hepta |
octa |
nona |
deca |
(1)포화탄화수소
ㄱ. Alkane(알케인)
① 일반적인 성질
a. 일반식: CnH2n+2
b. 이름: ane(에인)으로 끝난다.
c. 녹는점, 끓는점: 탄소의 수사 많아질수록(분자량이 커질수록) 분자간 이력이 커져 녹는, 끓는점이 높아진다.
d. 모든 원자간 결합은 단일 결합으로 이루어져 있으며, 결합 각은 109.5°이다.
e. 반응: 화학적으로 안정하여 반응하기가 어려우나 할로젠 원소와 치환 반응한다.
② 이성질체
분자식은 같으나 성질이 다른 화합물을 이성질체라고 부르는데, 특히 구조가 달라 성질이 다른 화합물을 구조 이성질체라고 한다.
ex) 부탄()은 탄소원자가 한 줄로 연결된 사슬모양과 가지가 달린 사슬모양으로서 2개의 구조식을 쓸 수 있는데, 이들은 서로 이성질체 관계로서 녹는점, 끓는점 등 그 성질이 다르다.
n-부탄(m.p(녹는점)-138.4℃, b.p(어는점)-0.5℃)
iso-부탄(m.p-159.6℃, b.bp-11.6℃)
③ 구조이성질체
분자식은 같으나 구조식이 달라 성질이 다른 화합물로, 탄소의 구조에 따라 노르말(n-), 아이소(iso-), 네오(neo-)를 이름 앞에 붙인다.
ex) -펜탄()의 이성질체
(n-pentan)
(iso-pentan)
(neo-pentan)
→ 또한 치환기의 위치에 따라 구분
(1 클로로 프로판)
(2 클로로 프로판)
※표 Alkane의 동족체
이름 |
분자식 |
녹는점(℃ ) |
끓는점(℃) |
이성질체수 |
상온에서의 상태 |
메탄 |
CH4 |
-183 |
-161 |
1 |
기체 |
에탄 |
C2H6 |
-184 |
-89 |
1 |
기체 |
프로판 |
C3H8 |
-188 |
-42 |
1 |
기체 |
n-부탄 |
C4H10 |
-138 |
-0.5 |
2 |
기체 |
n-펜탄 |
C5H12 |
-130 |
-36 |
3 |
기체 |
n-헥산 |
C6H14 |
-95 |
69 |
5 |
액체 |
n-헵탄 |
C7H16 |
-91 |
98 |
9 |
액체 |
n-헥사데칸 |
C16H34 |
18 |
28 |
- |
액체 |
n-옥타데칸 |
C18H38 |
28 |
317 |
- |
고체 |
n-에어콘산 |
C20H42 |
37 |
345 |
- |
고체 |
〈분자모형〉
(원자배치모양) |
(정사면체) |
(전자점식) |
(구조식) |
(메테인 CH4)
|
|
|
|
(에테인 ethane C2H6) ) |
(프로판 C3H8) | ||
|
|
||
(n-부테인 C4H10) |
ㄴ. Cycloalkane(CnH2n, 사이클로알케인)
탄소원자 사이는 단일결합으로 이루어져 있으며, 고리모양 구조이다.
ex) 사이클로헥산()의 구조: 6개의 탄소원자가 단일결합하여 고리모양을 이루며 그 결합각은 메탄의 경우와 같이 109.5°로 되어야 하므로 구조는 평면으로 되지 않고 의자모양과 배 모양의 형태로 존재하나 의자모양이 더 안정하다.
|
|
|
|
사이클로헥산(C6H12) |
사이클로프로판(C3H6) |
사이클로부테인(C4H8) |
사이클로펜테인(C5H10) |
ㄷ. 석유(Petroleum) ① alkane a. 알케인과 산소와의 반응
CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O + 213kcal/mol (890KJ/mol) ※ CH4는methane 추출, 화학적으로 안정하나 반응성은 매우 약하다.
b. 알케인과 염소와의 반응
알케인은 분자량이 증가함에 따라 규칙적으로 끓는점 및 녹는점이 증가한다. alkane의 곁가지가 증가하면 그에 따라서 alkane의 끓는점이 낮아지는 효과를 가져온다는 것을 말하며, alkane 같은 무극성 분자들은 반데르발스 힘에 의해 분자간 상호인력이 약하다.
a. 액화석유가스(LPG) b. 약화천연가스(LNG) c. 나프타 ② 포화탄화수소의 제법과 성질
a. 메탄의 제법 CH3COONa + NaOH -> Na2CO3 + CH3
b. 메탄의 성질 및 반응
천연가스의 주성분이며, 화학적으로 안정하여 반응성이 매우 약하다. 햇빛을 쪼이면 할로젠(Halogen)과 치환반응을 한다.
(2) 불포화탄화수소
탄소(C) 원자 사이에 이중(alkene 결합 1개를 가진) 또는 삼중결합(alkyne 1개를 가진) 탄화수소를 말한다.
※ 사슬모양의 불포화탄화수소
alkene :
(CnH2n)
alkyne :
(CnH2n-2)
a. Alkene(알켄)
① 일반적 성질
- 일반식 이며 에틸렌계 탄화수소라 한다.
※Alkene(CnH2n)의 동족체
여러 가지 탄화수소들의 혼합물로서 원류를 분별 증류하면 끓는점에 따라서 여러 가지 성분으로 분리된다. 그러므로 사용하기 전에 다른 분획들로 정제하여 사용(복잡한 탄화수소 화합물이기 때문)한다. 석유는 약간의 방향족 화합물이 들어 있고, 대부분 alkane으로 구성(수만년 전에 해저 유기물질이 분해되어 생긴 천연가스나 축적된 석유, 주로 methane으로 구성)
: parum affinis(slight affinity)에서 유래된 paraffin이라고 부르기도 한다. 다른 분자들과 화학적 친화력이 적어 유기화학에서 사용되는 시약들보다 화학적으로 비활성이기 때문에 산소(O), 염소(Cl) 등 몇 가지 화합물만 반응한다.
└--> CH3COONa(초산나트륨) + NaOH(수산화나트륨) -> Na2CO3
alkane과 Cl2의 혼합물과 자외선(hv로 표시)을 쬐면 진행된다. 두 반응물의 상대적인 양과 반응시간에 따라 알케인 수소원자가 순서대로 염소로 치환되어 염소화된 혼합 생성물을 생성한다. 예를 들면, methane을 염소와 반응시키면 CH3Cl, CH2Cl2,CHCl3 및 CCl4의 혼합물이 생성된다.
프로판, 부탄 등 혼합 기체를 액화시킨 것으로 가정용, 공업용 연료로 쓰인다.
메탄을 액화시킨 것(유전지대 분출)
열분해나 리포밍에 의해 다양한 원료로 제공된다.
메탄은 천연가스의 주성분으로 실험실에서는 아세트산나트륨과 수산화나트륨을 반응시켜 얻는다.
- 이름: ene으로 끝난다.(이중결합은 "-엔"으로 표기하지만 이중결합을 직접적으로 의미하지 않는 화합물은 "-인"으로 표기한다.)
ex) 에텐 C2H4, 프로펜 C3H6 - IUPAC name
- 결합: C원자 사이에 이중결합(C=C)1개가 존재한다.
- 구조: 이중결합을 하는 탄소 원자 주위의 모든 원자는 동일 평면상에 존재한다.
- 반응: 이중결합 중 하나가 끊어져 첨가반응을 한다.
- 검출: 불포화탄화수소는 첨가반응을 잘하므로 Br2(브롬)을 반응시키면 브롬의 적갈색이 없어진다.
n |
분자식 |
시성식 |
이름 |
녹는점(m.p ℃) |
어는점(b.p ℃) |
2 |
C2H4 |
CH2=CH2 |
에텐(에틸렌) |
-169.0 |
-14.0 |
3 |
C3H6 |
CH2=CHCH3 |
프로펜(프로필렌) |
-185.2 |
-47.0 |
4 |
C4H8 |
CH2=CHCH2CH3 |
부펜(부틸렌) |
- |
-6.3 |
5 |
C5H10 |
CH2=CHCH2CH2CH3 |
펜텐(펜틸렌) |
- |
30 |
b. 기하이성질체
분자 내의 같은 원자나 원자단의 상대적 위치 차이로 생기는 이성질체로, C원자 사이에 이중 결합을 가진 탄소화합물에서는 cis형과 trans형의 두가지 기하이성질체가 존재한다.
- cis형- 이중결합을 사이에 두고 같은 종류의 원자나 원자단이 같은 쪽으로 있는 것
- trans형- 같은 종류의 원자나 원자단이 반대쪽으로 있는 것
ㄴ. Alkyne
① 일반적 성질
- 일반식은 CnH2n-2이며, 아세틸렌계 탄화수소라고도 한다.
- 이름: yne(카인)으로 끝난다.
- 결합: C원자 사이에 3중 결합이 1개 존재한다.
- 반응: 삼중결합 중 1개나 2개의 결합이 끊어져 첨가반응을 잘한다.
(에틴의 수소 첨가 반응)(구조식 C2H2)
※Alkyne(CnH2n-2)의 동족체
n |
분자식 |
시성식 |
이름 |
녹는점(m.p ℃) |
어는점(b.p ℃) |
2 |
C2H2 |
CH≡CH |
에틴(아세틸렌) |
-169.0 |
-14.0 |
3 |
C3H4 |
CH≡C-CH3 |
프로핀(메틸아세틸렌) |
-185.2 |
-47.0 |
4 |
C4H6 |
CH2≡C-CH2CH3 |
부틴(에틸아세틸렌) |
- |
-6.3 |
② 불포화탄화수소의 제법과 성질
- ethene의 성질과 반응
C2H5OH(에탄올)에 진한 황산을 넣고 130∼140℃로 가열하면 다이에틸에테르(C2H5OC2H5)가 생성된다.
d. 중합반응 - 에틴(C2H2, ethyen)
관용명으로는 아세틸렌(acethylene)이라고 한다.
a. 제법: 칼슘카바이드(CaC2)에 물을 가하여 얻는다.
CaC2 + 2H2O -> Ca(OH)2 + C2H2
b. 성질: 무색, 무취의 기체로 물에 녹기 어렵고, 산소 속에서 탈 때에는 3,300℃까지의 고온을 내는데, 이 불꽃을 산소 아세틸렌 불꽃이라고 하며 용접에 이용한다.
2C2H2 + 5O2 -> 4CO2 + 2H2O + 2600KJ
a. 달콤한 냄새가 나는 마취성 기체로 물에는 녹지 않는다.
b. 제법: 에탄올에 진한 황산을 넣고 160∼180℃로 가열한다.
c. 반응: 이중결합 중 하나가 끊어지면서 C원자에 다른 원자나 원자단이 결합하는 첨가반응을 잘한다.
분자량이 작은 분자가 연속적으로 결합을 하여 분자량이 큰 분자 하나를 만드는 것을 중합반응이라고 하며, 에틸렌(CH2=CH2), 프로필렌(CH2=CH-CH3)과 같이 이중결합을 갖고 있는 화합물이 첨가반응에 의해 중합되는 것을 첨가중합이라고 한다.
c. 반응: 이중결합보다 첨가반응을 더 잘하고 중합반응도 한다.