탄화수소는 그 이름에서 알 수 있듯이 탄소 원자와 수소 원자만으로 이루어진 유기 화합물이다. 이렇게 말하면 간단할 것 같지만 앞서 포스팅에 설명한것처럼 탄소는 자신의 원자를 몇 개라도 결합시켜 사슬 모양, 나뭇가지 모양과 같은 여러 형태와 크기의 구조체를 만들 수 있다. 그러므로 탄소의 가전자에 수소 원자가 공유 결합하여 만들어지는 탄화수소의 수는 무한하다고 할 수 있다. 예를 들어 구조가 가장 단순한 탄화수소, 즉 탄소와 탄소의 결합은 단일 결합이다. 일렬의 사슬 모양으로 연결되는 파라핀계 또는 포화 탄화수소라고 하는 알칸류 탄화수소 가운데 탄소가 1개뿐인 메탄은 CH₄ 이며 분자량은 16이다. 탄소가 2개인 에탄은 C₂H6이며 분자량은 30이고 탄소가 3개이면 프로판, 4개이면 부탄이라는 식으로 끝없이 변화한다. 일반식은 CnH₂n+₂로 나타낸다.
이러한 알칸 가운데 석유는 여러 가지 탄화수소의 혼합물이다. 우리들이 잘 알고 있는 알칸류로는 메탄, 에탄, 프로판, 부탄, 펜탄, 헥산, 헵탄, 옥탄, 노난, 데칸 정도가 있다. 좀더 구체적으로 살펴보면 취사와 난방용 가스로는 메탄과 프로판을, 얼룩을 제거하는 벤젠에는 펜탄과 헥산을, 자동차 연료인 가솔린에는 헵탄, 옥탄, 노난 등을 등유에는 데칸을 사용하고 있다. 물론 이들은 순수한 것이 아니라 혼합물이기는 하지만 탄소의 수가 많아짐에 따라 경유, 윤활유, 중유, 그리고 반고체 상태의 바셀린, 파라핀과 같이 점차 분자량이 큰 고체가 된다. 그리고 천연 석유에는 없지만 석유 화학 기술로 합성하여 만들어 낸 폴리에틸렌 등은 역시 사슬 모양의 알칸이다. 이것은 분자량이 1만 이상에서 수십만이나 되는 탄소 원자가 사슬 모양으로 몇만 개나 연결되어 있다.
포화 탄화수소인 알칸류의 종류는 수없이 많지만 모든 알칸이 사슬 모양으로 탄소를 일렬로 연결하고 있는 것은 아니다. 가지가 나뉘거나 혹은 가지에 또 다른 가지가 연결되는 식으로 그 종류는 끝이 없으며, 탄소나 수소의 수가 같다고 해도 그 형태에 따라 성질이 달라진다. 이와 같이 탄소와 수소의 수가 같고 분자식과 분자량이 같은 탄화수소라도 구조가 다른 것을 이성질체라고 한다. 예를 들어 자동차와 비행기의 연료로 사용하는 가솔린의 대표적인 탄화수소 성분 가운데 하나로 옥탄이 있다. 옥탄에는 몇 가지 이성질체가 있으며 가솔린 엔젠의 연료로서 쓰이는 것은 탄소가 결합한 이소옥탄으로 트리메틸펜탄이라고도 한다.
이러한 이소옥탄을 엔진의 연료로 사용하면 가장 힘이 좋은 연소 방법을 갖게 되며 이 때의 옥탄가를 표준 연료로 정하고 그 값을 100으로 한다. 반면에 탄소 원자가 완전히 일렬로 늘어선 정옥탄 C-C-C-C-C-C-C는 같은 C8H18이라도 성질이 전혀 다르다. 정옥탄의 옥탄가는 0으로 자동차에 사용하면 엔진이 이상 폭발하는 노킹을 일으키며 자동차는 달리지 못한다. 이런 이유로 옥탄의 대표적인 이성질체 5개는 그 성질이 각각 다르다. 현재까지 알려진 옥탄의 이성질체는 모두 18종이다.
한편, 분자식은 같지만 원자의 배열 방법이 다른 화합물, 즉 구조 이성질체는 모두 일직선상의 사슬 모양을 한 것을 노르말, 가지가 나뉜 것을 이소라고 구별할 뿐 같은 이름으로 취급하고 있다. 이 점은 조금 불합리하다는 생각이 든다. 확실히 다른 화합물로 취급하는 것이 좋을 듯 싶다. 옥탄가 100의 이소옥탄은 확실히 2, 2, 4-트리메틸펜탄이라하고 옥탄과는 다른 화합물로 취급하는 것이 편리하다.
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