29. 탄소화합물(유기화합물)의 특성, 종류, 분자식

 

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.

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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

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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 C_nH_2n+2의 형으로 표기되는데 이를 포화탄화수소라고 한다.
• 불포화 탄화수소 : 수소원자 H의 수가 2_n+2가 안되는 것을 불포화 탄화수소라고 한다.

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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.

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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.