탄화수소 종류와 명명법, 화학식(방향족, 지방족)

 

안녕하세요. EnerTravel입니다. 

 

오늘의 EnergyTok은 탄화수소 종류와 명명법, 화학식(방향족, 지방족)입니다.

 

탄화수소란 탄소와 수소로만 이루어진 유기화합물로서, 오늘날 우리가 일상 속에서 사용 중인 석유, 천연가스, 플라스틱 Resin, 용제 등 또한 모두 대표적으로 탄화수소를 주성분으로 하는 혼합물입니다. 대표적인 탄화수소 혼합물인 원유의 물성에 대해 자세히 알아보고 싶으신 분은 아래 링크를 참조 부탁드립니다.

 

2024.05.12 - [EnergyTok/정유·화학] - 정유공장 수입 원유 관리 방법(원유 성분 분석, 배합 관리)

정유공장 수입 원유 관리 방법(원유 성분 분석, 배합 관리)

 

 석유제품 끓는점/탄소수 

석유제품	끓는점 범위( ℃ )	탄소수	용도/특징
Methane/ Ethane	-	C1~C2	부생가스(OFF Cas) → 공정연료
LPG	~30	C3~C4	- 난방용, 취사용 (프로판, C3H8) - 수송용 산업용 (부탄, C4H0)
Light-Naph (경질납사)	30~70	C5~C6	Naph Craker Feed → 올레핀(에틸렌/프로필렌) 제품 원료
Heavy-naph (중질납사)	70~150	C7~C11	Reformer Feed → 아로마틱(BTX) 제품 원료 (휘발유 활용)
Gasoline (휘발유)	30~180	C5~C12	- 수송용 (자동차) - 충분한 Anti Knock, 연비, 휘발성
Kero/ Jet (등유/ 항공유)	150~250	C12~C17	난방용/ 항공기 연료
Diesel (경우)	250~370	C18~C26	수송용 (자동차, 선박)
B-C (중유)	370+	C26+	화력발전/ 선박 (Bunkering) 연료

 

 탄화수소의 분류 

탄화수소는 원자의 결합 구조에 따라 ‘지방족’과 ‘방향족’으로 나눌 수 있는데요. 먼저 지방족은 방향족성 고리가 없는 나머지 모든 탄소 화합물을 말합니다. 지방족 탄화수소는 분자 구조의 골격이 되는 ‘탄소’들이 결합된 모습에 따라서 선 형태의 ‘사슬형’과 n각형 형태의 ‘고리형’으로 나눌 수 있습니다. 그리고 다시 단일결합(-)으로‘만’ 이루어진 ‘포화 탄화수소(Paraffin계 탄화수소)’와 이중(=) 혹은 삼중(≡) 결합이 포함된 ‘불포화 탄화수소(Olefin계 탄화수소)’로 나눠볼 수 있습니다. 

 

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 탄화수소 이름 규칙 (명명법) 

 

탄화수소는 이름만 들어도 탄소 원자가 몇 개이고, 원자들끼리 어떻게 결합되어 있는지를 추측할 수 있는데요. 바로 탄소 원자의 개수에 따라 접두사를 붙이고 탄소의 결합 형태에 따라 어미를 붙이고 있기 때문입니다. 단일결합으로만 이루어졌다면 어미 ‘-ane’, 이중결합을 포함하고 있다면 어미 ‘-ene’, 삼중결합을 포함하고 있다면 어미 ‘-yne’이 붙게 되는데, 파라핀계 탄화수소는 사슬 모양이면서 단일결합으로만 이루어진 포화 탄화수소이기 때문에 ‘–ane’이 붙게 됩니다. 단, 탄소 원자수 1부터 4까지는 관용적으로 써오던 고유 이름을 사용하고, C5 이상부터 이 방식을 적용해 ‘펜탄, 헥산, 헵탄’ 등으로 불리고 있습니다.

 

탄소 원자수 7개의 단일결합, n-헵탄

 

예를 들어 헥산(Hexane)은 6을 나타내는 수사 ‘hex(a)-’에 포화 탄화수소를 나타내는 어미 ‘-ane’이 결합되어 탄소들끼리 단일 결합으로만 연결된 구조임을 알 수 있습니다. 이 경우 탄소 원자(n)가 6개, 수소 원자(2n+2)는 14개로 이루어져 있겠군요. 마찬가지로 헵탄(Heptane) 또한 7을 나타내는 ‘hept(a)-’가 있으므로 탄소 원자 7개가 직선으로 나열되어 있고(-ane), 수소 원자 16개가 결합된 형태라는 것을 이름만으로 떠올릴 수 있겠습니다~

 

 탄화수소 이성질체 : C5H12(펜탄) 예시 

좌 : n-펜탄, 우 : iso-펜탄

 

탄소 원자들끼리 사슬 구조에 따라 한줄기로 쭉 이어진 모양은 ‘노말-(n-)’, 곁가지로 갈라진 것은 ‘이소-(iso-)’, ‘네오-(neo-)’ 등의 접두사를 붙여 구분하는데요. n-펜탄과 iso-펜탄은 모두 탄소 원자 5개와 수소 원자 12개가 결합된 형태로 원자의 종류와 개수가 동일해 같은 분자식을 갖고 잇지만 배열된 순서나 구조가 서로 달라 그 물성도 매우 다릅니다. 즉 구성하는 요소가 같아도 구조가 달라지면 물성이 완전히 달라지는 경우도 많다는 것입니다. 일례로  n-펜탄의 끓는 점은 36.1℃이나, iso-펜탄의 27.8℃이며, 심지어 neo-펜탄의 끓는 점은 9.5℃로 그 특성이 아예 달라지게 됩니다.

neo-펜탄,  C5H12

 

오늘은 탄화수소 종류와 명명법, 화학식(방향족, 지방족) 정리였습니다.
다음 글에서는 '화학 촉매 뜻, 촉매 반응 정의와 원리'를 알아보겠습니다.

 

2023.04.12 - [EnergyTok/정유·화학] - 화학 촉매 뜻, 촉매 반응 정의와 원리

화학 촉매 뜻, 촉매 반응 정의와 원리