탄화수소

탄화수소는 탄소(C)와 수소(H) 원자로만 구성된 유기 화합물의 총칭이다. 탄소 원자는 사슬 모양, 고리 모양 등 다양한 형태로 결합할 수 있으며, 이 탄소 골격에 수소 원자가 결합하여 다양한 구조와 성질을 가진 탄화수소를 형성한다. 탄화수소는 석유, 천연가스, 석탄 등 화석 연료의 주성분이며, 플라스틱, 고무, 섬유 등 다양한 산업 제품의 원료로 사용된다.

분류

탄화수소는 탄소 원자 간의 결합 형태에 따라 크게 다음과 같이 분류된다.

• 포화 탄화수소 (알케인): 탄소 원자 간의 단일 결합으로만 이루어진 탄화수소이다. 일반식은 CnH2n+2 이다. 대표적인 예로는 메탄 (CH4), 에탄 (C2H6), 프로판 (C3H8) 등이 있다.

• 불포화 탄화수소: 탄소 원자 간의 이중 결합 또는 삼중 결합을 포함하는 탄화수소이다.

  • 알켄: 탄소 원자 간의 이중 결합을 하나 이상 포함하는 탄화수소이다. 일반식은 CnH2n 이다. 대표적인 예로는 에텐 (C2H4), 프로펜 (C3H6) 등이 있다.
  • 알카인: 탄소 원자 간의 삼중 결합을 하나 이상 포함하는 탄화수소이다. 일반식은 CnH2n-2 이다. 대표적인 예로는 에틴 (C2H2), 프로핀 (C3H4) 등이 있다.

• 고리 탄화수소: 탄소 원자가 고리 모양으로 연결된 탄화수소이다.

  • 사이클로알케인: 탄소 원자 간의 단일 결합으로만 이루어진 고리 모양의 탄화수소이다.
  • 방향족 탄화수소: 벤젠 고리와 같이 특별한 안정성을 가지는 고리 모양의 탄화수소이다. 대표적인 예로는 벤젠 (C6H6), 톨루엔 (C7H8) 등이 있다.

특성

탄화수소는 일반적으로 다음과 같은 특성을 가진다.

• 대부분 물에 잘 녹지 않는 소수성 물질이다.
• 탄소 수가 증가할수록 끓는점이 높아진다.
• 연소 시 열과 이산화탄소, 물을 생성하며, 이 과정에서 에너지를 방출한다. (연료로 사용되는 이유)

활용

탄화수소는 에너지원, 화학 제품 원료 등 다양한 분야에서 활용된다.

• 에너지원: 석유, 천연가스, 석탄 등은 탄화수소를 주성분으로 하는 화석 연료이며, 연소를 통해 열에너지를 얻어 발전, 난방, 수송 등 다양한 분야에서 사용된다.
• 화학 제품 원료: 탄화수소는 플라스틱, 고무, 섬유, 의약품, 농약 등 다양한 화학 제품의 원료로 사용된다. 특히, 나프타 분해를 통해 얻어지는 에틸렌, 프로필렌 등은 석유화학 산업의 기초 원료로 매우 중요하다.