제3류 위험물 알킬알루미늄 및 알킬리튬 특성 및 반응식

제3류 위험물 중 칼륨 및 나트륨과 같이 지정수량 10kg인 물질이 있습니다. 바로 알킬 리튬과 알킬 알루미늄인데요. 물질을 잘 모르시는 분들이 위험물 기능장이나 위험물 산업기사를 공부하는 도중 상당히 헷갈릴 수 있는 물질입니다.

 

 

그 이유는 리튬과 알루미늄에 단순이 알킬기(CnH2n+1)만 치환되면 바로 알킬 화합물이 되기 때문인데요. 단순하게 알킬기를 이해하고 있다고 하면 쉽게 접근할 수 있지만 이해가 조금 어려운 경우 헷갈릴 수 있습니다. 알킬기 개념을 먼저 알아보고 알킬 알루미늄과 알킬 리튬을 알아보겠습니다. 

 

 

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

 

 

알킬기(CnH2n+1)

 

알킬리튬과 알킬 알루미늄에 대해 알기 전 알킬기를 알고 가면 이해가 쉽습니다. 알킬기란 Alkyl Group으로 분자 내에서 탄소와 수소로 이루어진 부분을 말하는데요. 

 

 

탄소수에 따라 고리가 없는 사슬형 포화 탄화수소인 알케인(Alkane)과 동일하지만 알킬기는 알케인 구조에서 수소원자가 하나 빠진 상태가 됩니다.

 

 

예를 들어 알케인의 기본 형태인 메탄(CH4)의 경우 알킬기는 메탄에서 수소가 하나 빠진 메틸기(CH3)가 되고, 에탄(C2H6)의 경우 알킬기는 에탄에서 수소가 하나 빠진 에틸기(C2H5)가 됩니다.

 

 

따라서 기본 알케인의 일반식은 CnH2n+2이지만, 알킬기의 경우 CnH2n+1이 됩니다. n의 경우 탄소의 개수로 메탄, 에탄, 프로판 등 탄소 개수에 따라 변경하면 메틸, 에틸기 등을 알 수 있습니다. 

 

알케인(Alkane)	이름	알킬기(Alkyl)	이름
CH4	메탄(Methane)	CH3-	메틸(Methyl)
C2H6	에탄(Ethane)	C2H5-	에틸(Ethyl)
C3H8	프로판(Propane)	C3H7-	프로필(Propyl)
C4H10	부탄(Butane)	C4H9-	부틸(Butyl)

 

알킬리튬(RLi)

 

알킬리튬(RLi)은 위에서 말한 알킬기에 리튬이 붙은 화학물질을 말합니다. 대표적인 유기 금속 화합물로 알킬리튬(RLi)에서 R은 알킬기를 뜻하는 말로 메틸리튬, 에틸리튬, 부틸리튬 까지 알킬리튬으로 구분됩니다. 

 

 

알킬리튬의 경우 물질별로 특성이 다르며, 일반적인 특성은 은백색의 연한 금속으로 물과 만나게 되면 심하게 발열하고, 인화성 가스인 수소를 발생하는 특성을 갖습니다. 

 

 

알킬알루미늄(R3Al)

 

알킬알루미늄의 경우 위험물 기능장이나 위험물 산업기사 시험에 정말 자주 등장하는 물질입니다. 알킬리튬과 마찬가지로 유기금속 화합물이며, 알루미늄에 알킬기가 붙은 화학물질입니다.

 

 

상온에서 무색에 투명한 액체 또는 고체로 알려진 물질로 독성이 있고 자극적인 냄새를 가진 것이 특징입니다. 탄소의 개수가 1개 ~ 4개까지의 알킬알루미늄의 경우 공기와 접촉하면 자연 발화하게 됩니다.

 

 

또한 물과 접촉할 경우 폭발적으로 반응하며 인화성 가스를 생성하기 때문에 취급 시 주의가 필요합니다. 

 

종류	화학식	상태
트리메틸알루미늄	(CH3)3Al	무색 액체
트리에틸알루미늄	(C2H5)3Al	무색 액체
트리프로필알루미늄	(C3H7)3Al	무색 액체
트리이소부틸알루미늄	Iso-(C4H9)3Al	무색 액체
에틸알루미늄하이드라이드	C2H5AlCl2	무색 고체
디에틸알루미늄하이드라이드	(C2H5)2AlH	무색 액체
디에틸알루미늄클로라이드	(C2H5)2AlCl	무색 액체

 

리튬의 경우 알킬기 하나가 붙었다면, 알루미늄의 경우 알킬기 3개가 붙게 되는데요. 일반적으로 수소화 알루미늄과 에틸렌을 반응시켜 대량으로 제조하는 것으로 알려져 있습니다.

 

 

트리에틸 알루미늄 제조 반응식

AlH3 + 3C2H4 → (C2H5)3Al

 

 

트리에틸 알루미늄 자연발화 반응

2(C2H5)3Al + 21O2 → 12CO2 + Al2O3 + 15H2O

 

 

트리에틸 알루미늄 물과 반응

(C2H5)3Al + 3H2O → Al(OH)3 + 3C2H6

 

 

트리에틸 알루미늄 염산과 반응

(C2H5)3Al + HCl → (C2H5)2AlCl + C2H6

 

 

트리에틸 알루미늄 메틸알코올과 반응

(C2H5)3Al + 3CH3OH → Al(CH3O)3 + 3C2H6

 

 

트리에틸 알루미늄 에틸알코올과 반응

(C2H5)3Al + 3C2H5OH → Al(C2H5O)3 + 3C2H6

 

 

위의 반응을 보면 트리에틸알루미늄에 대한 예시를 들었으나 트리메틸알루미늄 등 동일하며 계수만 맞춰주면 됩니다. 관련 반응식은 아래 링크 참조 바랍니다.

 

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