탄화수소는 무엇입니까?

탄화수소는 전적으로 탄소와 수소로 구성된 유기 화학 화합물이며, 메탄과 같은 단순한 분자부터 수천 개의 원자로 구성된 폴리스티렌과 같은 중합체에 이르기까지 다양합니다. 탄소 원자가 서로 강하게 결합하는 능력은 유기 분자의 골격을 형성하는 거의 무한한 다양한 사슬, 고리 및 기타 구조를 형성 할 수있게한다. 각 원자는 4 개의 결합을 형성 할 수 있기 때문에, 이들 백본은 수소와 같은 다른 요소를 포함한다. 화합물은 가연성이므로, 그들이 포함하는 두 요소는 공기 중의 산소와 쉽게 결합되어 에너지를 방출하기 때문입니다. 석유 및 천연 가스와 같은 화석 연료는 탄화수소의 자연적으로 발생하는 혼합물입니다. 석탄은 또한 일부만이 포함되어 있지만 대부분 탄소 일뿐입니다.

구조 및 이름 지정 규칙

탄화수소의 이름 지정은 특정 규칙을 따릅니다. 그러나 많은 경우에 화합물은 오래된 이름으로 더 잘 알려져있을 수 있습니다. 현대 시스템에서는 첫 번째 부분입니다이름은 분자에서 탄소 원자의 수를 나타냅니다. 오름차순으로, 처음 8 개는 접두사가 있습니다. 탄소가 모두 단일 결합에 의해 연결되는 화합물은 집합 적으로 alkanes 로 알려져 있으며 –ANE로 끝나는 이름을 갖는다. 따라서, 처음 8 개의 알칸은 메탄, 에탄, 프로판, 부탄, 펜탄, 헥산, 헵탄 및 옥탄이다.

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탄소 원자는 또한 서로 이중 또는 삼중 결합을 형성 할 수 있습니다. 이중 결합을 갖는 분자는 알켄으로 알려져 있으며, –ene 에서 끝나는 이름을 갖는 반면, 삼중 결합을 갖는 이름은 alkynes라고하며 -yne 에서 끝나는 이름을 갖습니다. 단일 결합 만있는 분자는 가능한 최대 수소 원자 수를 함유하므로 포화 된 것으로 기술된다. 이중 또는 트리플 본드가있는 경우 수소에 사용할 수있는 장소가 적으므로 tHese 화합물은 불포화로 설명됩니다.

간단한 예를 제시하기 위해 에탄은 단일 결합으로 2 개의 탄소가 결합되어 각각 3 개의 수소 원자에 결합 할 수 있으므로 화학적 공식은 C ₂ h ₆ 이며 알칸입니다. 에테나에는 탄소-탄소 이중 결합이 있으므로 4 개의 수소 만 가질 수 있으므로 공식 C ₂ H ₄ 가있는 알켄이됩니다. Ethyne은 트리플 결합을 가지고있어서 공식 c ₂ h ₂ 를 제공하고 그것을 알킨으로 만듭니다. 이 화합물은 아세틸렌으로 더 잘 알려져 있습니다.

탄소 원자는 또한 고리를 형성 할 수 있습니다. 고리가있는 알칸은 cyclo- 로 시작하는 이름을 가지고 있습니다. 따라서, 시클로 헥산은 고리를 형성하는 방식으로 단일 결합에 의해 결합 된 6 개의 탄소 원자가있는 알칸이다. 교대 단일 및 이중 결합이있는 링도 가능하며 벤젠 고리라고도합니다. 벤젠 고리를 함유하는 탄화수소는 아로마로 알려져 있습니다.

일부 탄화수소 MO레클에는 그 분기 체인이 있습니다. 일반적으로 단일 사슬로 구성된 Butane은 하나의 탄소 원자가 다른 두 개에 결합되어 분기를 형성하는 형태로 존재할 수 있습니다. 분자의 이러한 대안적인 형태는 이성질체로 알려져있다. 부탄의 분지 이성질체는 이소 부탄으로 알려져 있습니다.

생산

대부분의 탄화수소 생산은 화석 연료 (석탄, 석유 및 천연 가스)로부터 하루에 수백만 톤의 양으로 지상에서 추출됩니다. 원유는 대부분 방향족 화합물과 많은 다른 알칸과 사이클로 알칸의 혼합물입니다. 이들은 끓는점이 다르기 때문에 증류에 의해 오일 정유소에서 서로 분리 될 수 있습니다. 사용되는 또 다른 과정은 "균열"으로 알려져 있습니다. 촉매는 더 큰 분자 중 일부를 연료로 유용한 작은 분자로 분해합니다.

특성

일반적으로 말하면, 탄화수소가 더 복잡할수록 녹는 점과 끓는점이 높아집니다. 예를 들어, s메탄, 에탄 및 프로판과 같은 임플러 유형은 각각 1, 2 및 3 개의 탄수화물이 가스입니다. 많은 형태는 액체입니다. 예는 헥산과 옥탄입니다. 고체 형태는 파라핀 왁스 (20 내지 40 개의 탄소 원자와 분자의 혼합물)와 폴리에틸렌과 같은 수천 개의 원자의 사슬로 구성된 다양한 폴리머를 포함한다.

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탄화수소의 가장 주목할만한 화학적 특성은 가연성과 폴리머를 형성하는 능력입니다. 가스 또는 액체 인 것은 공기 중의 산소와 반응하여 이산화탄소 (Co 2 )와 물을 생성하고 빛과 열 형태의 에너지를 방출합니다. 반응을 시작하기 위해 약간의 에너지가 공급되어야하지만 일단 시작되면 자립적입니다.이 화합물은 성냥이나 스파크로 가스 호브를 조명함으로써 태운 것처럼 화상을 입을 것입니다. 단단한 형태도 타지 않지만 덜 쉽습니다. 어떤 경우에는 모든 탄소가 Co ₂ 을 형성하지는 않습니다. 그을음과 연기는 버릴 때 일부 유형으로 생산할 수 있습니다.n 공기 중에, 그리고 불충분 한 산소 공급에서, 모든 탄화수소는 독성, 무취 가스, 일산화탄소 (CO)를 생성 할 수 있습니다.

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사용

탄화수소의 가연성은 연료로 매우 유용하며 오늘날의 문명의 주요 에너지 원입니다. 전 세계적으로 대부분의 전기는이 화합물의 연소에 의해 생성되며 자동차, 트럭, 기차, 비행기 및 선박과 같은 모든 모바일 기계를 실질적으로 추진하는 데 사용됩니다. 또한 다른 많은 화학 물질과 재료의 제조에도 사용됩니다. 예를 들어 대부분의 플라스틱은 탄화수소 중합체입니다. 다른 용도에는 에어로졸 캔 용 용매, 윤활제 및 추진제가 있습니다.

화석 연료 문제

탄화수소는 지난 200 년 동안 매우 성공적인 연료 공급원 이었지만 사용을 축소하기위한 요구가 증가하고 있습니다. 그들의 연소는 연기와 그을음을 생성하여 일부 지역에서 심각한 오염 문제를 일으 킵니다. 또한 많은 양의 Co ₂ 을 생성합니다. 그만큼과학자들 사이 에서이 가스의 수준이 높아지는 것이 열차를 함정하고 지구 온도를 높이고 지구의 기후 변화에 도움이된다는 과학자들 사이의 광범위한 합의입니다.

또한 화석 연료는 영원히 지속되지 않습니다. 현재 속도로 연료를 연소하면서 석유는 1 세기도 채되지 않아 몇 세기에 걸쳐 석탄이 소진 될 수 있습니다. 이 모든 것이 태양 광 및 풍력 발전과 같은 재생 가능한 에너지 원을 개발하고, 더 많은 원자력 발전소의 건설을 요구했으며, 이는 제로 Co 2 배출을 생성했습니다. 2007 년, 노벨 평화상은 전 미국 부사장 Al Gore와 유엔의 기후 변화에 관한 정부 간 패널에 수여되었으며, 탄화수소의 연소가 지구 온난화에 크게 책임이 있다는 메시지를 확인하고 전파했습니다.

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