제5류 위험물 질산에스테르류 종류, 특징, 구조

위험물 산업기사 또는 위험물 기능장을 공부하다 보면 굉장히 헷갈리는 사항이 있습니다. 물질의 종류를 외우는 것은 어느 순간 완성이 되곤 하지만 개인적으로 질산에스테르류와 니트로화합물의 구분이었습니다.

 

 

물론 이런 사항이 헷갈리기 때문에 시험에서도 상당히 자주 나오는데요. 자격증을 취득하기 위해 공부하는데 시간을 보내다 보니 쉽게 외우는 방법을 찾게 되었는데요. 물론 쉽게 외우는 것 보다는 2가지 선택지에서 한쪽이 아니면 다른 한쪽이라고 생각하며 공부를 했던 것이 크게 도움이 되었습니다.

 

 

저의 경우 질산에스테르류의 반응식과 구조식을 보며 공부했는데요. 그렇다보니 이 물질이 아닌 다른 품명의 물질은 다르다고 생각하며 암기를 하니 생각보다 암기가 더 쉬워졌습니다. 물론 이렇게 하는 경우 모든 물질이 대상이 되지는 않을 수 있습니다.

 

 

 

 

또한 위험물 산업기사나 위험물 기능장의 전문적인 인터넷 강의 없이 혼자서 공부하는 경우였고, 게다가 시간까지 허락해 주지 않아 어려운 문제를 맞는 것보다 쉬운 문제를 틀리지 않기를 선택을 하게 되었는데요. 시간이 촉박하여 암기할 시간이 부족한 경우 참고용으로 생각해 주시면 좋겠습니다.

 

 

질산에스테르류의 정의 및 종류

질산에스테르류란 질산의 수소기를 알킬기로 치환한 물질을 말합니다. 일반적으로 질산과 알코올의 축합에 의해 제조되는데요. 그렇다보니 반응에는 질산 그리고 알코올기가 붙어 있는 물질에서 반응이 진행됩니다.

 

 

따라서 종류도 질산 메틸, 질산에틸, 니트로글리세린, 니트로글리콜, 니트로 셀룰로오스 등이 있는데요. 5가지 물질 모두 반응 전 물질이 메탄올, 에탄올, 글리세린, 에틸렌글리콜, 셀루로오스로 모든 물질이 OH 작용기를 가지고 있는 물질들입니다.

 

 

즉 저는 물질을 외울 때 기존 물질에 OH기가 없는 물질들은 그냥 니트로 화합물이라고 정의해 버렸는데요. 물론 페놀에 니트로기가 부착된 피크르산의 경우 다른 이야기가 되겠지만, 피크르산의 OH기가 직접적으로 반응에 참가하지 않았다는 생각을 하며 넘겨버렸습니다. 주관적인 생각입니다.

 

 

그 밖에 펜트리트라는 물질도 질산에스테르류에 속하는데요. 제가 공부할 때에는 공부할 시간을 만들지 못해 이름만 보고 구조식 등은 보지 않았습니다.

 

질산에스테르류의 특징 및 구조

① 질산 메틸

질산메틸은 메탄올과 질산의 반응에 만들어지는 화합물입니다. 물질의 반응식을 보면 다음과 같습니다. 양론비 등은 따지지 않고 단순히 이런 반응이 진행된다는 내용으로만 작성되었으니 참조 바랍니다. 중요한건 양론비 보다는 이게 왜 질산에스테르류에 속하는 지를 아는 게 중요하기 때문인데요.

 

질산메틸 반응식

 

메탄올과 질산의 반응을 통해 질산메틸이 나오는 것을 확인할 수 있고, OH기가 있는 곳에 질산과 반응하여 ONO2 기가 만들어진 것을 확인할 수 있습니다.

 

 

질산 메틸의 특징은 다음과 같습니다.

화학기호 : CH3ONO2

비점 : 64.6℃

융점 : -82.3℃

인화점 : -11℃

증기비중 : 2.65

비중 : 1.11

 

1. 비점 이상으로 가열할 경우 위험

2. 무색투명한 액체로 방향성과 단맛을 가지고 있는 물질

3. 인화성이 강한 물질

4. 아질산과 만나면 폭발

5. 갈색병에 넣어 밀전, 밀봉

6. 통풍이 잘되는 냉암소에 저장

7. 제4류 위험물 인화성 액체와 비슷한 위험성을 가진 물질

8. 화재가 발생할 경우 분무 상의 물이 효과적

9. 물에는 녹지 않음

10. 알코올, 에테르 등에 녹음

 

② 질산 에틸

질산에틸은 질산 메틸과 비슷합니다. 다만 메탄올이 에탄올로 바뀌었다는 점인데요. 반응식은 아래와 같으니 참조하기 바랍니다.

 

질산에틸 반응식

 

 

메탄올이 에탄올로 바뀐 점 말고는 다른 점이 없습니다. 그렇다 보니 물질의 특징이 질산 메틸과 매우 비슷한데요.

 

질산에틸의 특징은 다음과 같습니다.

화학기호 : C2H5ONO2

비점 : 87℃

융점 : -112℃

인화점 : -10℃

증기비중 : 3.1

비중 : 1.11

 

1. 비점 이상으로 가열할 경우 위험

2. 무색투명한 액체로 방향성과 단맛을 가지고 있는 물질

3. 인화성이 강한 물질

4. 아질산과 만나면 폭발

5. 갈색병에 넣어 밀전, 밀봉

6. 통풍이 잘되는 냉암소에 저장

7. 제4류 위험물 인화성 액체와 비슷한 위험성을 가진 물질

8. 화재가 발생할 경우 분무 상의 물이 효과적

9. 물에는 녹지 않음

10. 알코올, 에테르 등에 녹음

 

 

③니트로글리콜(Nitro Glycol)

니트로글리콜의 경우 에틸렌글리콜에 있는 두 개의 OH기에서 H가 NO2로 치환된 화학물질입니다. 상대적으로 니트로글리세린보다 독성이 높고, 니트로라는 이름 때문에 니트로 화합물과 혼동이 생길 수 있으니 주의해야 합니다.

 

니트로글리콜 반응식

 

니트로글리콜의 특징

화학기호 : C2H4(ONO2)2

비중 1.5

응고점 –22℃

 

1. 에틸렌글리콜에 질산과 황산으로 니트로화 시켜 제조

2. 순수한 것은 무색이나 시중에 유통되는 공업용은 담황색 또는 분홍색 액상

3. 알코올, 아세톤, 벤젠에 잘 녹음

4. 독성이 있어 니트로글리세린에 비해 많이 생산하지 않음

5. 니트로글리세린의 경우 어는점이 8℃로 겨울에 사용하기 어려워 니트로글리콜을 사용

6. 니트로글리콜을 섞으면 어는점이 –10~-20℃ 정도로 사용 가능

 

④ 니트로글리세린(Nitro Glycerin)

니트로글리세린의 경우 글리세린에 있는 세 개의 OH기에서 H가 NO2로 치환된 화학물질입니다.

 

니트로글리세린 반응식

 

니트로 글리세린의 특징

화학기호 : C3H5(ONO2)3

비중 : 1.6

융점 : 2.8℃

비점 : 160℃

 

1. 순수한 것은 무색투명한 기름 상태의 액체

2. 공업용은 담황색

3. 물에 거의 녹지 않음

4. 메탄올, 벤젠, 클로로포름, 아세톤 등에 녹음

5. 규조토에 흡수시켜 다이너마이트 제조

6. NaOH와 알코올의 혼합용액에 분해되며 비폭발성 물질 생성

7. 점화할 경우 적은 양은 연소, 많은 양은 폭발함. 따라서 소화의 여유가 없으므로 주위 소화를 생각해야 함.

8. 충격, 마찰, 가열에 민감

9. 상온에서는 액체, 겨울에는 동결

10. 산과 접촉 시 분해 촉진

11. 증기는 유독성으로 피부나 호흡에 의해 순환계통에 흡수됨

 

⑤ 니트로셀룰로오스(Nitro Cellulose)

니트로 셀루로오스의 경우 셀룰로오스를 진한 황산과 진한 질산을1:3 비율로 섞은 용액에 작용시켜 만들어지는 물질입니다.

 

 

니트로 셀룰로오스 특징

화학기호 : C6H7(NO2)3O5

 

1. 무색, 무미의 물질

2. 물에 녹지 않음

3. 아세톤, 초산 에틸, 초산아밀에 잘 녹음

4. 저장하거나 운송할 경우 함수 알코올로 습면(건조할 경우 충격, 마찰에 의해 폭발 가능)

5. 에테르와 알코올을 2:1로 혼합한 용액에 녹는 것은 약면약, 녹지 않는 것은 강면약

6. 130℃에서 서서히 분해, 180℃에서 격렬하게 연소

7. 질화도가 클수록 폭발 위험성이 상승

8. 질화도가 낮은 니트로셀룰로오스(10.5~11.5%)에 장뇌, 알코올을 녹여 교질 상태로 고체화시킨 물질을 셀룰로이드(Celluloid)라고 함.

9. 햇빛, 산, 알칼리 등에 의해 분해되며 자연발화, 폭발 가능

10. 건조된 면약은 충격과 마찰에 민감하여 폭발 가능

11. 정전기 등 점화원 관리가 필요

12. 저장할 경우 소분하여 저장

13. 직사광선을 피하고 통풍이 잘 되는 냉암소에 보관

14. 다량의 주수 소화나 건조사로 소화

 

크게 시험에 자주 나오는 다섯 가지 물질을 예시로 알아보았는데요. 니트로셀룰로오스, 니트로글리세린, 니트로글리콜은 지정수량이 10kg이지만 지정수량 200kg의 니트로 화합물과 이름이 비슷하여 헷갈릴 수 있습니다.

 

 

 

 

이를 이용해서 위험물 기능장이나 위험물 산업기사의 시험에서 필기에서도 단골 문제로 출제되며, 실기에서도 꽤나 높은 비율로 출제되기 때문에 대비해서 공부하시면 되겠습니다.

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