Alkane   알케인, 알칸

(2021-04-12)

Methane, 메테인, 메탄, Ethane, 에테인, 에탄, Propane, 프로페인, 프로판, Butane, 부테인, 부탄


1. 알칸/알케인(Alkane) 계 탄화수소 : CnH2n+2탄소 간 결합이 단일 결합 만을 갖는 사슬형 포화 탄화 수소
     - 일명, 파라핀 족(Paraffin Family) 이라고도 함


2. 알케인계의 특징

  ㅇ 가장 간단한 분자 결합 형태

  ㅇ 일반식 : CnH2n+2
       
     - CH3-(CH2)n-CH3

  ㅇ 긴 사슬 형성
     - n이 커질수록, 긴 사슬 형성하며, 녹는점,끓는점,몰질량이 증가함
        . 탄소 원자들이, 탄소 - 탄소 단일 결합으로,
        . 한 줄로 긴 끈(사슬,Chain) 모양을 형성

     - (명칭) 노말(n-), 곧은 사슬 알케인(straight chain alkcane), 
              가지 없는 탄화수소 (unbranched hydrocarbon) 등

     - 이 계열의 유기 화합물은, 이전 화합물에 메틸렌기(CH2)기를 넣어 늘리면서,
        . 새로운 다음 순서의 알케인 계열을 만듬

     - 노말 알케인 내 사슬은 직선이 아닌 지그재그 형태 (C-C-C 각도가 109.5˚)

  ㅇ 약하지만 분자 간 인력 있음
     - 분자 내 공유결합은 강하지만, 
     - 분자 간에도 약한 수소 결합 및 반데르발스 결합 있음

  ㅇ 반응성 낮음
     - 알케인은 포화화합물이고, C-C,H-H 결합이 비교적 센 결합임
     - 작용기가 없으므로, 다른 유기화합물에 비해 반응성이 낮음
     - 화학안정성 때문에, 윤활제로 쓰이거나, 플라스틱 같은 구조 형성 골격에 쓰임

  ㅇ 비교적 낮은 용융점비등점을 갖음


3. 알케인계 탄화수소의 분류탄소의 개수에 따른 분류                              (☞ 그리스어 수 접두사 참조)

     - 메테인(methane)/메탄  :  탄소 1개 (CH4)
        . 탄소단일 결합 4개를 형성하며 사면체 구조분자구조 참조
           .. 탄소 원자를 중심으로, 수소(H) 4개가 각각 3차원적으로 109.5˚각도로 균등 분포 함 
           .. 탄소 원자가, 4개 sp3 혼성 궤도함수로써, 4개 수소 원자와 결합
           .. 비극성 공유결합
        . 구조식 : CH4
        . 이성질체 수 : 0

        . 특징
           .. 유기물 중 가장 작은 분자 (탄소 1개 만을 포함)
           .. C-H 결합이 강하여, 화학적으로 안정한 편임
           .. 무색 무취의 가연성 기체 (메탄 가스 : 천연 가스의 주성분, 가정 난방에 쓰임)
           .. 연소 반응과 치환 반응이 비교적 잘 일어나는 편임          ☞ 연소(Combustion) 참조

     - 에테인(ethane)/에탄  :  탄소 2개 (C2H6)
        . 2개의 탄소 간에 단일결합, 각 탄소의 나머지 3개의 가지손이 수소단일결합
        . 구조식 : CH3CH3
        . 이성질체 수 : 0

        . 특징
           .. 유기물 중 C-C 단일결합을 하는 분자 중 가장 작음

        . [참조] 에탄올/에틸알코올 등

     - 프로페인(propane)/프로판  :  탄소 3개 (C3H8)
        . 3개의 탄소 간에 단일결합, 각 탄소의 나머지 가지손이 수소단일결합
        . 구조식 : CH3CH2CH3
        . 이성질체 수 : 0
        . 특징 
           .. 원유를 정제하며 등유나 휘발유를 만들 때 부산물로 나옴
           .. 일상에서는 약한 석유 냄새가 나는 무색의 기체이지만, 압력을 가하면 액체가 됨
           .. 녹는점 : -187.69 ℃, 끓는점 : -42.1 ℃

     

     - 부테인(butane)/부탄  :  탄소 4개 (C4H10)
        . 이성질체 수 : 2개의 구조 이성질체를 갖음

     - 펜테인(pentane)/펜탄  :  탄소 5개 (C5H12)
        . 이성질체 수 : 3개의 구조 이성질체를 갖음

     - 헥세인(hexane)/헥산  :  탄소 6개 (C6H14)
        . 이성질체 수 : 5개의 구조 이성질체를 갖음

     - 헵테인(heptane)/헵탄  :  탄소 7개  (C7H16)
        . 이성질체 수 : 9개의 구조 이성질체를 갖음

     - 옥테인(octane)/옥탄  :  탄소 8개  (C8H18)
        . 이성질체 수 : 18개의 구조 이성질체를 갖음

     - 노네인(nonane)/노난  :  탄소 9개  (C9H20)
        . 이성질체 수 : 35개의 구조 이성질체를 갖음

     - 데케인(decane)/데칸  :  탄소 10개 (C10H22)
        . 이성질체 수 : 75개의 구조 이성질체를 갖음

  ㅇ 탄소의 개수에 따른 실온에서의 (Phase)
     - 탄소수 4개의 부테인까지는, 기체
     - 탄소수 5개 펜테인부터 18개 옥타데케인(octadecane)까지는, 액체
     - 그 이상의 탄소수인 경우에는, 고체



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