제3류 위험물 칼륨, 나트륨 반응식 및 특성

위험물 안전관리법에서 정하는 위험물 중 지정수량이 가장 낮은 물질이 있습니다. 지정수량 10kg으로 정해진 칼륨과 나트륨인데요. 물론 제5류 위험물 중 질산에스테르류와 유기과산화물의 경우도 마찬가지로 지정수량이 10kg이지만 우선 3류 위험물 중 나트륨과 칼륨의 특성과 반응식을 알아보도록 하겠습니다.

 

 

반응성이 높은 물질이다 보니 칼륨과 나트륨은 위험물 기능장이나 위험물 산업기사 시험에 꾀나 자주 출제되는 물질입니다. 물질 자체의 출제도 많이 되며 반응생성물과 연소시 불꽃 색상 등이 단서로 나오며 어떤 물질인지를 맞추는 형태로 자주 출제 되는데요.

 

 

위험물 기능장 시험에 나오면 공짜 문제라고 할 정도로 쉽게 출제되지만 그렇다고 안보고 넘어가다간 실수하기 딱 좋은 물질이기 때문에 필히 알고 넘어가야 겠습니다.

 

 

일반적인 제3류 위험물 자연 발화성 물질 및 금수성 물질에 대한 특징은 아래 링크 참조 바랍니다.

 

위험물 안전관리법 제3류 위험물 자연발화성물질 및 금수성물질 종류, 특성, 표시사항

 

 

칼륨(K) 특성

 

제3류 위험물 중 칼륨은 포타슘, 칼리 등으로도 불립니다. 하지만 일반적으로 칼륨이라고 불리우는 물질로 다른 이름도 있다 정도만 생각하고 넘어가면 될 것 같습니다. 일반적으로 칼륨은 화학적인 활성이 매우 큰 물질로 알려져 있는데요.

 

 

그에 따라 대기중에서도 불꽃을 발생하며 연소하기도 하는 특성을 가지고 있습니다. 은백색의 광택이 있는 경금속으로 금속이지만 칼로도 잘릴만큼 상당히 무른 금속으로 알려져 있습니다.

 

 

시험에 자주 나오는 칼륨의 특성은 불꽃 색상인데요. 학창시절에 배웠던 내용이 기억납니다. 칼륨은 녹는점 이상으로 가열하게되면 아래와 같은 연소 반응식으로 반응하며 보라색 불꽃을 내며 연소합니다.

 

 

칼륨 연소 반응식

4K + O2 → 2K2O

 

 

일반적으로 칼륨은 물 또는 알코올류와 반응하지만 에테르와는 반응하지 않는 것으로 알려져 있고, 특히 자주 출제되지 않으나 수은과 함께 아말감을 형성하는 물질이 바로 칼륨입니다.

 

 

그 밖에 비중 0.86, 융점 약 64℃, 비점 약 775℃의 물질로 알려져 있습니다. 

 

 

위험물 기능장이나 위험물 산업기사 시험에 자주 나오는 칼륨의 특징은 바로 반응인데요. 위에서 말한 특성을 가진 물질의 반응식을 작성하라는 문제가 자주 출제되기 때문에 물질의 특성도 알아야 합니다.

 

 

칼륨과 물 반응

2K + 2H2O → 2KOH + H2

 

 

칼륨과 알코올 반응

2K + 2C2H5OH → 2C2H5OK + H2

 

 

칼륨과 이산화탄소 반응

4K + 3CO2 → 2K2CO3 + C(연소 및 폭발)

 

 

칼륨과 사염화탄소 반응

4K + CCl4 → 4KCl + C(폭발 반응)

 

 

위와 같은 반응으로 칼륨은 반응을 통해 인화성가스인 수소를 발생시키거나 폭발 또는 연소 반응을 하게 됩니다. 자체적으로 안전하게 관리한다면 큰 문제가 되지 않지만 대기 중 수분과 접할 경우에도 심한 반응성을 가진 물질로 주의가 필요합니다.

 

 

일반적으로 소화약제로 사용되는 이산화탄소(CO2)의 경우도 칼륨에 뿌릴 경우 반응하여 폭발할 수 있어 위험하며, 연소 중인 칼륨에 모래를 덮는 경우 모래의 성분인 규소와 결합하여 격렬한 반응으로 이어질 수 있는 위험한 물질입니다.

 

 

나트륨(Na) 특성

 

칼륨과 마찬가지로 나트륨은 지정수량 10kg의 물질입니다. 일반적으로 화학적 활성이 매우 큰 물질로 칼륨과 비슷한 위험성을 가지게 되는데요.

 

 

나트륨의 경우 금속 소다 또는 금조 라고도 불리우는 물질이며, 칼륨과 같이 은백색의 광택이 있는 물질로 칼로도 잘릴 정도로 무른 금속입니다. 비중 0.97, 융점 약 98℃, 비점 약 880℃의 물질입니다.

 

 

칼륨과 나트륨과 비교하는 경우 불꽃 색상 말고 다른점이 별로 없을 정도로 비슷한 특성을 가지는데요. 그렇다 보니 칼륨 반응식만 제대로 알고 있으면 칼륨을 나트륨으로 바꿔서 답을 작성해도 대부분 정답이라고 봐도 무방한 느낌입니다.

 

 

나트륨 불꽃 색상은 노란색으로 아래의 연소반응식을 통해 반응합니다.

 

 

나트륨 연소 반응식

4Na + O2 → 2Na2O

 

 

나트륨은 물 또는 알코올류와 반응하지만 에테르와 반응하지 않는데요. 칼륨과 동일한 성질을 가지고 있습니다. 

 

 

나트륨의 경우 액화 암모니아에 녹으며 청색으로 변하게 되며 소듐아마이드와 함께 수소를 발생합니다. 

 

 

나트륨과 암모니아 반응식

2Na + NH3 → 2NaNH2 + H2

 

 

수분 또는 물과 반응하거나 알코올과 반응하는 경우 등 칼륨과 동일합니다.

 

 

나트륨과 물 반응

2Na + 2H2O → 2NaOH + H2

 

 

나트륨과 알코올 반응

2Na + 2C2H5OH → 2C2H5ONa + H2

 

 

그 밖에 나트륨과 염소가스가 작용하는 경우 아래 반응식으로 연소합니다.

 

 

나트륨과 염소 반응

2Na + Cl2 → 2NaCl

 

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