Carbon   탄소

(2019-08-26)

탄소 화합물

1. 탄소 (Carbon)

  ㅇ 자연에 4번째(우주 전체로 4번째,지구에는 5번째)로 많이 존재하는 비금속원소
     - 자연계 전체로 볼 때, 산소,수소 처럼 그렇게 풍부한 원소는 아님

  ㅇ 규소가 지질학계의 기본인 것 처럼, 탄소는 생물학계의 기본임 
     - 규소는, 산소와 결합하여 바위,모래,흙의 성분인 규산염을 형성하는 지질학계의 기본
     - 탄소는, 대부분 화합물 형태로 존재하며, 생명체 구성 물질이 모두 다량의 탄소를 함유


2. 탄소의 특성금속비금속 원소의 중간 위치 

  ㅇ 다양성이 매우 큰 원소
     - 공유결합을 통해, 다양한 사슬과 고리 화합물을 이룸         ☞ 유기화합물 참조
        . 탄소 그 자신(탄소 사슬,고리 형성) 및 대부분의 다른 원소와 공유결합을 이룸

  ㅇ 탄소 원자 크기가 작으므로, 
     - 다른 원자에 가까이 접근하여 상대적으로 짧고 강한 결합을 이룸
        . 특히, 수소,산소,질소,할로젠과 강한 결합 형성


3. 탄소의 화학적 특징

  ㅇ 원소기호 : C
  ㅇ 원자번호 : 6
  ㅇ 주기율표 : 4족 2주기
  ㅇ 전자를 채우는 순서(전자배위) : 1s2 2s2 2p2 ([He]2s22p2)
  ㅇ 원자가전자  : 4개 또는 4가 
     - 바깥쪽 원자가껍질에 있는 이들 4개 전자공유결합에 다양한 형태로 참여
     - 즉, 탄소 원자 하나가, 다른 원소의 원자 또는 다른 탄소 원자들과의 공유결합을
           4개까지의 조합으로 단일결합,이중결합,삼중결합을 이룰 수 있음  ☞ 4.항 참조
  ㅇ 원자 반지름 : 0.077 nm
  ㅇ 원자량      : 12.0107 g/mol전기음성도  : EN = 2.5
     - 2 주기 원소에서, 가장 금속적인 원소(Li,EN = 1.0)와 가장 비금속적인 원소(F,EN = 4.0)의
       중간 정도로써, 대부분의 원소들과 공유결합 화합물을 이룰 수 있음


4. 탄소의 다양한 화학결합 형태                                 ☞ 유기화합물 분류 참조

  ㅇ 다른 원자와 4개의 결합을 형성화되, 단일결합 또는 이중결합 또는 삼중결합 형성 가능
     - 4개의 단일결합 (例, CH4,메테인)
     - 2개 단일결합과 1개 이중결합 (例, H2CO,포름알데하이드)
     - 2개 이중결합 (例, CO2,이산화탄소)
     - 1개 단일결합과 1개 삼중결합 (例, CH3CN,아세토나이트릴)

  ㅇ 탄소 원자들끼리 긴 사슬 또는 고리 형태를 이룸
     - 사슬형 구조 : 긴 탄소 사슬
     - 고리형 구조 : 주로, 벤젠 고리를 포함하고 있는 방향족 화합물
5. 자연상태에서의 탄소

  ㅇ 자연에서 탄소는, 3개의 동위 원소 형태로 존재함
     - 원자량 12,13,14의 동위원소로써 존재

  ㅇ (탄소 화합물)  탄소 유기화합물은,                                       ☞ 유기화합물 참조
     - 수소,질소,산소,황,할로겐 원소 같은 비금속 원소들과 결합하여 무수히 많은 화합물 형성
     - 주로, 탄소와 수소를 기본으로, 비금속 원소들과 연쇄적으로 화합물을 이루는 형태

  ㅇ (탄소 화합물)  탄소 무기화합물은,
     - 비교적 간단하게, 탄산염,산화물 등 정도 만을 일컬음
     - 암석 형태     : 탄산염(탄산칼슘)
     - 결정성 동소체 : 흑연, 다이아몬드, 탄소나노튜브, 그래핀 등            ☞ 탄소 동소체 참조
        . 그래핀(Graphene) : 흑연을 이루는 낱낱의 면 (벌집 육각형 그물 모양으로 배열평면 층)

  ㅇ 탄소 기체     : 일산화탄소(대기오염 물질), 이산화탄소(대기중 기체)
     - 대기 중 기체  : 이산화탄소(CO2)
        . 이산화탄소연소 반응에서 주로 생성되는 가스 형태이나 에 녹기 쉬움
        . 따라서, 생화학적 순환계에서 이를 다시 이용하며 순환이 됨


[화학원소 종별] 1. 수소 (H) 2. 리튬 (Li) 3. 탄소 (C) 4. 질소 (N) 5. 산소 (O) 6. 나트륨 (Na) 7. 알루미늄 (Al) 8. 규소 (Si) 9. 철 (Fe) 10. 게르마늄 (Ge) 11. 구리 (Cu) 12. 세슘 (Cs) 13. 텅스텐 (W) 14. 할로젠(Halogen) 류 15. 기타 화학원소들
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            1. 화학 원소
        1.   화학원소 주기성
        2.   화학원소 종별
          1.   1. 수소 (H)
              2. 리튬 (Li)
              3. 탄소 (C)
              4. 질소 (N)
              5. 산소 (O)
              6. 나트륨 (Na)
              7. 알루미늄 (Al)
              8. 규소 (Si)
              9. 철 (Fe)
              10. 게르마늄 (Ge)
              11. 구리 (Cu)
              12. 세슘 (Cs)
              13. 텅스텐 (W)
              14. 할로젠(Halogen) 류
              15. 기타 화학원소들
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