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Unsaturated Hydrocarbons

Hydrocarbons that contain one or more double bonds between carbon atoms.

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불포화탄화수소

Unsaturated Hydrocarbons

위의 라벨들을 비교해보라. "Unsaturated(포화)" 라벨이 "Saturated(불포화)" 라벨보다 약간 흐릿하고 색도 좀 둔하가. 탄화수소라 불리는 화합물도 포화되거나 불포화(saturated or unsaturated) 될 수 있다. 불포화탄화수소가 무엇인지 짐작이 가는가?.  

불포화탄화수소

탄화수소는 탄소와 수소로만  된 화합물이다. 탄화수소 중의 탄소원자는 단일, 이중, 또는 삼중결합을 형성할 수 있다.. 불포화탄회수소(Unsaturated hydrocarbons)는 탄소원자 사이에 1개 이상의 이중 또는 삼중결합을 포함하는 탄화수소이다. 이들은 그 결합에 따라 알켄, 방향족 탄화수소, 알킨으로 구분된다.  

Q: 왜 이중 또는 삼중결합을 가진 탄회수소가 불포화되었다고 생각하는가? 

A: 탄소원자는 항상 4개의 공유결합을 형성한다. 이중 또는 삼중결합을 가진 탄소원자는 탄소원자들이 단일결합으로만 되어 있을 때처럼 가장 많은 수의 수소원자와 결합할 수 없다. 따라서 이는 수소원자가 불포화되게 한다.  

알켄

한 개 이상의 이중결합을 포함한 탄화수소를 알켄(alkenes)이라 부른다. 개별 알켄의 이름은 언제나 엔(–ene)으로 끝나며  그 앞에 탄소원자수를 가리키는 접두사가 붙는다. 아래 그림의 구조식은 가장 작은 알켄인 에텐을 나타내는데 이는 2개의 탄소원자와 4개의 수소원자를 가진다.(C2H4). 에텐은 대부분의 야채와 과일에서 생산된다. 이는 숙성을 촉진시키는데 아래 그림에 바나나에 대한 숙성 효과가 비교되어 있다.  

[에텐의 구조식과 숙성 효과] 그림 왼쪽의 바나나는 에텐을 흡수하는 비닐봉지에 저장되어 있다. 오른쪽 바나나는 이런 봉지 없이 정장되어 빨리 숙성되었다.

일켄은 서로 다른 모양을 가질 수 있다. 그들은 곧은 사슬, 분기사슬, 또는 고리 모양을 가질 수 있다. 같은 원자를 가졌으나 구조가 다른 알켄을 이성질체라 한다. 작은 알켄들은 비교적 높은 녹는점과 끓는점을 가지고 있어 실온에서 기체이다. 더 큰 알켄들은 낮은 녹는점과 끓는점을 가지기 때문에 실온에서 액체 또는 고체이다.  .

방향족 탄화수소

방향족 탄화수소는(aromatic hydrocarbons) 이중결합을 포함하는 고리모양의 붎화탄화수소이다.  이들 화합물은 6개의 탄소원자를 가지며 이들의 결합은 단일결합과 이중결합이 교대로 되어있다. 가장 작은 방향족 탄화수소는 벤젠인데 이는 하나의 고리를 가지며 아래 그림에서와 같은 구조식을 가진다. 큰 방향족 탄화수소는 2개 이상의 고리를 가지며 이들은 그 고리들 사이의 탄소원자가 결합되어 있다. 방향족 탄화수소라는 이름은 이들이 가지는 강한 향기 또는 냄새에서 비롯된 것이다. 이 때문에 이들은 공기청정제나 좀약에 사용된다. 다음 사이트에서 흥미로운 탄화수소에 대하여 더 학습할 수 있다.  

http://www.youtube.com/watch?v=8gW7H0ReN5g

가장 간단한 방향족 탄화수소인 벤젠의 구조식

Q: 벤젠의 각 탄소원자는 몇 개씩의 결합을 형성하는가?

A: 각 탄소원자는 모두 4개씩의 공유결합을 형성한다. 탄소원자는 어떤 원자와 결합하든 항상 4개의 공유결합을 형성한다.  

알킨

한 개 이상의 삼중결합을 포함한 불포화탄화수소를 알킨(alkynes)이라 부른다. 개별 알킨의 이름은 모두 인(–yne)으로 끝나며 그 앞에 탄소원자의 수를 나타내는 접두사가 붙는다. 아래 그림에 가장 간단한 알킨인 에틴의 구조식이 나타나 있는데 이는 2개의 탄소원자와 2개의 수소원자로 되어 있다.(C2H2). 에틴은 아세텔렌이라고도 불리는데 이는 아래 그림에서와 같이 아세틸렌 용접기에 사용된다. 아세틸렌 용접기 불꽃의 온도는 매우 높아 금속을 녹일 수 있다.  

에틴의 구조식과 금속을 자르는 아세텔렌 용접기

알킨은 곧은 사슬이나 분기사슬을 형성할 수 있으나 고리상태로는 거의 발견되지 않는다. 사실 모든 알킨이 자연게에서 비교적 희소하다.   

요약

  • 불포화탄회수소는 탄소원자 사이에 1개 이상의 이중 또는 삼중결합을 가진 탄회수소이다.  
  • 알켄은 탄소원자 사이에  1개 이상의 이중결합을 가진 불포화탄회수소이다. 
  • 방향족 탄화수소는 탄소원자 사이에 단일결합과 이중결합이 교대되는 사슬모양의 불포화탄화수소이다.  
  • 알킨은 탄소원자 사이에 1개 이상의 삼중결합을 가진 불포화탄회수소이다.  

용어

  • 알켄(alkene): 탄소원자 사이에 1개 이상의 이중결합을 가진 불포화탄회수소  
  • 알킨(alkyne): 탄소 원자 시이에 1개 이상의 삼중결합을 가진 불포화탄회수소  
  • 방향족탄화수소(aromatic hydrocarbon): 강한 향을 가지며 탄소원자 사이에 단일결합과 이중결합이 교대되는 사슬형 탄회수소   
  • 불포화탄화수소(unsaturated hydrocarbon): 탄소원자 사이에 1개 이상의 이중 또는 삼중결합을 가진 탄화수소  

연습

불포화탄화수소의 3차원 모형을 구상하라. 분자의 서로 다른 원자와 결합을 나타낼 방안을 생각하라. 다음 사이트에서 3차원 모형을 만드는 아이디어를 얻을 수 있다.  

http://www.ehow.com/how_7707580_make-3d-molecular-model.html

복습

  1. 탄화수소가 불포화되었다는 것은 무엇을 의미하는가?
  2. 다음 중 불포화탄화수소의 화학식은 어느 것인가?
    1. CH4
    2. C2H6
    3. C3H8
    4. C2H2
  3. 다음 중 탄소 원자 사이에 이중결합을 갖는 탄화수소는 어느 것인가?
    1. propane
    2. hectane
    3. ethyne
    4. hexene
  4. 방향족 탄화수소를 기술하라.

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