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여러고리 방향족 탄화수소 | 2-ring: 나프탈렌, 아줄렌 / 3-ring: 안트라센, 페난트렌 4-ring : 테트라센, 피렌 / 5-ring: 벤조피렌, 펜타센 n-ring: 폴리아센, 헬리센 / 확장 : 풀러렌, 탄소 나노튜브, 그래핀 |
오르토(Ortho-)자일렌 | 메타(Meta-)자일렌 | 파라(Para-)자일렌 |
Xylene
목차
개요
방향족 화합물로 벤젠, 톨루엔과 함께 BTX라고 불리는 석유정제나 석유화학 분야의 화학산업에서 미친듯이 중요한 기본 방향족화합물 중 하나다.[1]
그리스식으로 고풍스럽게 읽으면 크실렌이 되며, 크실렌으로 칭하는 교과서나 교수님들도 많으므로 크실렌이라고 쳐도 본 항목으로 리다이렉트된다.
크게 벤젠고리에 메틸기가 붙는 방법에 따라 오르토(o-)자일렌, 메타(m-)자일렌, 파라(p-)자일렌 세 가지 기하이성질체가 있으며, 산업적 가치는 파라자일렌이 압도적이다. 자일렌 명칭은 자일리톨과 동일하게 수목(樹木)을 뜻하는 그리스어 어근 xylo-에서 왔다.[2] 그 이유는 자일렌이 처음 분리된 물질이 타르의 일종인 목타르(wood tar)이기 때문.
순수한 자일렌은 벤젠이나 톨루엔과 동일하게 외양은 동일하게 투명한 액체이다. 그리고 세 가지 이성질체 모두 분자식은 C8H10으로 동일. 하지만 물리적 성질은 판이하게 다르다. 밀도는 동일하지만 메타자일렌의 어는점은 -48도인데 파라자일렌은 영상 13도로 50도가 넘게 차이가 난다.[3] 이 때문에 겨울에 실험실 난방이 끊기면 파라자일렌은 얼어버린다. 한편 점성은 오르토자일렌이 0.81cP[4]인 반면 파라자일렌이 0.34cP로 2.5배정도나 차이가 난다. 사소한 분자구조의 한 끝 차이가 거시적인 물리적 성질에 얼마나 영향을 미치는지 보여주는 좋은 예시.
용도는 나열하기 힘들 만큼 많다. 석유나 고분자와 같은 화학산업 뿐만 아니라 인쇄산업, 가죽처리 심지어 반도체공정까지도 주요한 비극성 용매 및 세정제로 사용된다. 물론 벤젠이나 톨루엔과 같이 중추신경계에 피해를 주기 때문에 주의가 필요하다.[5] 또한 벤젠의 유도체로서 세계보건기구(WHO) 산하 국제암연구기관(IARC)에서 분류한 1군 발암물질(암 발생과의 상관관계가 명백하게 확인된 물질) 중의 하나이기도 하다.
전술했듯이 순수한 파라자일렌은 여타 이성질체들에 비해서 산업적으로 미친듯이 중요한데, 그 이유는 파라자일렌이 테레프탈산의 전구체이기 때문. 파라자일렌은 산소만 이용해서 산화시켜서 테레프탈산이 되는데, 이 테레프탈산이 바로 페트병의 재료인 고분자 PET(polyethylene terephthalate)의 단량체이다.[6]
지올라이트 분자체(몰레큘라시브, Molecular Sieve)를 이용한 파라자일렌의 선택적 합성 |
- ↑ 유기화학에서는 벤젠고리에 새로 뭘 붙이는 식으로 합성을 하지만 대량생산에서는 오히려 이미 달려있는 탄소뼈대를 산화시킨다든지 하는 바꾸는 식으로 가는게 싸게 먹히는 경우가 많기 때문이다.
- ↑ 실로폰(xylophone)의 어원도 동일
- ↑ 오르토자일렌은 그 중간정도
- ↑ 센티푸아즈(centipoice, cP)는 점도(viscosity)의 단위로 물질의 특성이며, 물이 1.0cP 이다.
- ↑ 급성 중독이면 구토, 두통,현기증, 가슴이 압박되는 느낌, 마취 상태(페인트 창고 같은 곳에서 오래 있다 보면 어느 순간 정신이 몽롱해지는 것을 느낄 수 있다. 당연히 몸에는 굉장히 해로우므로 그러지 말자.)가 되고, 만성 중독은 신장장애, 빈혈, 백혈구 감소 등 골수 장애를 유발하는 경우가 있다.
- ↑ 물론 PET는 페트병을 만드는데도 쓰이지만 거의 안쓰이는데가 없을 정도로 어마어마한 범용성을 가지는 고분자이다.