탄화수소의 종류

1. 탄화수소(Hydrocarbon)의 정의

 : 탄화수소(Hydrocarbon)는 탄소(C)와 수소(H)만으로 이루어진 유기화합물을 말한다. 가장 간단한 탄화수소는 탄소 1개와 수소 4개로 이루어진 메탄(CH4)이 있다. 대표적인 탄화수소로 석유와 천연가스가 있고, 가솔린, 등유, 항공유, 윤활유 등도 모두 탄화수소 혼합물 중 하나이다. 탄화수소는 알칸, 알켄, 알킨 등을 포함하는 지방족 탄화수소, 지방족 고리 탄화수소, 방향족 탄화수소로 나눌 수 있다.

2. 탄화수소의 종류

 : 탄화수소는 골격을 이루는 탄소의 결합 형태에 따라서 파라핀계, 나프텐계, 올레핀계, 방향족 등으로 분류할 수 있다. 

 

1) 파라핀(Paraffin)계 탄화수소

 : 탄소가 사슬 모양으로 연결된 탄화수소를 말하며, 다른 결합은 수소와 결합한 포화 결합으로 되어있는 탄화수소를 말한다. 보통 CnH2n+2로 표현되며 그 중에서 가장 간단한 것으로 메탄(CH4)이 있다. 메탄은 천연가스의 주성분이며 유정에서 나오는 가스의 대부분이 메탄이다. 탄소수가 2개인 에탄(C2H6), 탄소수가 3개인 프로판(C3H8)등이 있다.

 

 프로판은 가정용 연료로써 널리 쓰이고 있으며, 유전의 천연가스로부터 분리, 냉각하여 액화한 뒤 탱크로리로 수송해 사용하거나 석유화학 공장에서 크래킹에 의해 생산하여 사용된다. 이러한 파라핀계의 탄화수소는 상온에서 탄소수가 4개인 부탄까지가 기체상태이며, 탄소수가 5~15개인 것이 액체, 그 이상의 것은 고체로 존재한다. 이 밖에 탄화수소로 탄소가지가 갈라져 연결되어 있는 이소(Iso) 화합물이 있고, 탄소가 직선으로 결합되어 있는 노르말(Normal) 화합물이 있다. Iso와 Normal 화합물은 같은 수의 탄소와 수소로 이루어져 있지만 그 결합 형태가 다르기 때문에 서로 다른 성질을 지니게 된다. 이러한 것들은 구조 이성질체(structural isomer)라 부른다. 

2) 나프텐(Naphthene)계 탄화수소

 : 파라핀계와 마찬가지로 결합수가 모두 탄소와 수소로 채워져 있는 포화 결합의 탄화수소이며, 골격을 이루는 탄소 원자가 고리 모양으로 결합되어 있는 것이 큰 특징이다. 예를 들면 탄소수가 5개인 싸이클로펜탄(C5H10), 탄소수가 6개인 싸이클로헥산(C6H12) 등이 있다. 나프텐계 탄화수소는 일반적으로 파라핀계 탄화수소보다 융점이 낮다.

 

3) 올레핀(Oleffin)계 탄화수소

 : 파라핀계와 마찬가지로 탄소가 사슬모양으로 결합되어 있으나 탄소끼리 이중결합이 들어 있는 것이 파라핀계와 다른 특징이다. 보통 CnH2n으로 표시되며, 불포화결합이 있기 때문에 다른 물질과 결합하기 쉬운 성질이 있다. 가장 간단한 올레핀계로는 에틸렌(C2H4)이 있으며, 에틸렌의 명칭에서 유래해 올레핀계를 에틸렌계 탄화수소라고도 부른다. 올레핀계 탄화수소는 석유화학 공업의 주 원료로써 매우 중요하게 사용된다.

 

 

4) 방향족(Aromatic)계 탄화수소

 : 방향족 탄화수소는 방향족 고리를 포함하고 있는 탄화수소로 벤젠, 톨루엔과 같은 벤젠 고리를 갖는 탄화수소를 말한다. 석유중에서 2~3% 가 함유되어 있지만 방향족 탄화수소와 그 유도체는 석탄에서 나오는 타르(tar)에 더 많이 들어있다. 경질의 BTX(벤젠, 톨루엔, 크실렌)는 가솔린, 방향족 성 용제 중에 포함되고 석유화학 원료로서 중요하다. 

 벤젠은 육각형의 탄소원자 사이에 이중결합과 단일결합이 하나씩 걸러있는 구조로 이중결합의 위치가 특정한 한 탄소에 고정되어 있지 않는 구조로 되어있다. 벤젠의 수소원자 대신 다른 가지로 치환되면 다양한 벤젠 유도체 물질이 된다. 수소원자 1개가 메틸기로 치환될 경우 톨루엔이 되며, 수소원자가 (OH-)로 치환되면 페놀이 된다. 벤젠에서 치환된 두 작용기의 상대적인 위치에 따라 Ortho, Meta, Para로 나눌 수 있다.