제3류 위험물 알칼리 금속류 및 알칼리토금속 특징 및 반응식

위험물 안전관리법에서 정하고 있는 제3류 위험물 중 은근히 헷갈리는 게 바로 알칼리 금속류 및 알칼리 토금속과 칼륨, 나트륨일 것입니다. 

 

칼륨, 나트륨, 마그네슘 등 별도의 지정수량이 있으나 따지고 보면 이 금속들이 알칼리 금속과 알칼리 토금속에 포함되어 있기 때문인데요.

 

그래서 이번에는 제3류 위험물의 알칼리 금속류와 알칼리 토금속에 대해 알아보도록 하겠습니다. 해당 사항은 알칼리 금속과 토금속의 일반적인 성질과 반응식에 대해서만 이야기하고 있으므로 제3류 위험물의 기본적인 특징인 아래 링크 먼저 확인하시기를 추천드립니다.

 

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

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

 

• 알칼리 금속
• 리튬(Li)
• 루비듐(Rb)
• 세슘(Cs)
• 알칼리토금속
• 베릴륨(Be)
• 칼슘(Ca)
• 스트론튬(Sr)

 

알칼리 금속

 

위험물 안전관리법상 알칼리 금속 및 알칼리 토금속의 경우 지정수량 50kg의 위험등급 II로 구분되는 물질입니다. 위험물 기능장 시험에서는 나트륨과 칼륨에 밀려 잘 출제되지 않는 편이고, 나온다고 해도 주로 리튬(Li)에 대해서만 주로 출제됩니다.

 

따라서 알칼리 금속과 알칼리 토금속의 경우 이런 물질이 있고, 지정수량과 위험등급이 이렇다 정도만 확인하고 넘어가더라도 큰 문제가 되지는 않겠습니다.

 

하지만 시험 회차가 늘어나며 새로운 문제가 출제되다 보니 갑작스럽게 세슘이나 루비듐의 반응식을 작성하라는 등의 문제가 출제될 수 있으니 간단한 반응식만이라도 확인하고 넘어가시면 좋겠습니다.

 

리튬(Li)

리튬은 그나마 자주 출제되는 위험물입니다. 반응식도 종종 나오며 리튬의 특성은 다음과 같습니다.

 

1. 은색의 무르고 연한 금속

2. 알칼리 금속으로 상대적으로 칼륨, 나트륨보다는 반응성이 낮음

3. 가연성 고체

4. 연소할 때 붉은색 불꽃 발생

5. 물과 반응할 경우 가연성 가스인 수소 발생

6. 실온 공기와는 반응하지 않으나 서서히 가열할 경우 연소

7. 포름산, 초산, 에탄올 등과 반응하여 수소 발생

 

 

리튬 연소반응

2Li + O2 → Li2O2 

4Li + O2 → 2Li2O 

 

리튬 물 반응

2Li + 2H2O → 2LiOH + H2

 

리튬 질소 반응

6Li + N2 → 2Li3N(붉은 분홍색 결정)

 

리튬 포름산 반응

2HCOOH + 2Li → 2HCOOLi + H2 

 

리튬 아세트산 반응

2CH3COOH + 2Li → 2CH3COOLi + H2 

 

리튬 에탄올 반응

2C2H5OH + 2Li → 2C2H5OLi + H2 

 

 

루비듐(Rb)

루비듐의 경우 자주 출제되지는 않습니다. 수은에 잘 녹아 아말감을 만드는 데 사용한다는 사실과 반응성이 크다는 것만 알고 넘어가도 좋을 것 같습니다.

 

그래도 루비듐의 특징을 보면 다음과 같습니다.

 

1. 은백색의 금속

2. 수은에 잘 녹아 아말감을 만듦

3. 물과 급격한 반응을 통해 수소 발생

4. 액화 암모니아에 녹아 수소 발생

5. 반응성이 매우 높아 알곤 분위기에서 취급

 

루비듐 물과 반응

2Rb + 2H2O → 2RbOH + H2

 

루비듐 암모니아와 반응

2Rb + 2NH3 → 2RbNH2 + H2

 

세슘(Cs)

일본 수산물 덕분에 세슘이 상당히 유명해진 것 같습니다. 위험물 안전관리법 상에서 세슘은 제3류 위험물로 구분됩니다. 세슘도 문제로 출제된 것을 쉽게 보기는 어렵지만 연소할 경우 청색 불꽃을 띄는 점이 인상 깊네요.

 

세슘의 특징을 보면 다음과 같습니다.

1. 노란색의 금속

2. 알칼리 금속 중 반응성이 가장 풍부

3. 연소할 경우 청색 불꽃 발생

4. 액화 암모니아에 녹아 수소 발생

 

세슘 암모니아와 반응

2Cs + 2NH3 → 2CsNH2 + H2

 

 

알칼리토금속

 

알칼리토금속의 경우 알칼리 금속보다 조금 더 낮은 반응성을 가지고 있는 점만 알면 되겠습니다. 방폭기기로 사용되는 베릴륨 합금의 베릴륨이 알칼리토금속이며, 칼슘, 스트론튬 등이 알칼리 토금속에 해당됩니다.

 

베릴륨(Be)

베릴륨의 경우 상당히 유해한 물질로도 알려져 있는데요. 자칫 증기나 분진을 흡입하게 되면 호흡기 질환은 물론 심할 경우 폐조직까지 변질될 우려가 있어 취급에 주의해야 하는 물질로 알려져 있습니다.

 

문제 자체가 잘 출제되지 않으므로 알칼리 토금속에 베릴륨이라는 금속이 있다. 정도만 알고 넘어가도 큰 문제가 되지 않겠습니다. 문제가 나온다고 해도 웃으며 넘겨버리셔도 큰 문제가 되지는 않을 것 같네요.

 

베릴륨의 특징은 다음과 같습니다.

1. 회백색의 단단한 금속

2. 가벼운 느낌의 금속

3. 진한 질산과는 반응하지 않음

4. 염산, 황산과는 반응

 

칼슘(Ca)

알칼리토금속에서 주로 나오는 금속이 칼슘입니다. 상대적으로 자주 출제되긴 하지만 다른 알칼리토금속류에 비해 조금 더 많을 뿐 시험에서는 보기 어려운 금속입니다.

 

칼슘의 특징은 다음과 같습니다.

1. 은백색의 금속

2. 물과 반응하여 수소 발생

3. 고온에서 등색 불꽃을 내며 연소

4. 분말 상태에서 습한 상태로 유지될 경우 자연 발화 가능

5. 칼슘 분말이 금속 산화물과 접촉하면 자연 발화 가능

 

칼슘 물과 반응식

Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2 

 

 

스트론튬(Sr)

스트론튬도 시험지에서 보기가 참 힘든 물질입니다. 고온에서 홍색 불꽃을 만들며 연소한다는 점만 알고 넘어가도 되겠습니다.

 

스트론튬의 특징은 다음과 같습니다.

1. 은백색의 금속

2. 수소와 반응하면 수소화물 생성

3. 물과 반응하여 수소 발생

4. 고온에서 홍색 불꽃을 내며 연소

 

스트론튬 수소와 반응

Sr + H2 → SrH2

 

스트론튬 물과 반응

Sr + 2H2O → Sr(OH)2 + H2 

 

위험물 안전관리법상 지정수량이 50kg으로 상대적으로 위험한 물질임에는 틀림없지만 시험에서는 정말 보기 힘들 정도로 종종 나오는 물질들입니다.

 

위의 반응식만 보더라도 눈치를 채셨겠지만 금속이다 보니 물과 반응하면 수소가 나오게 되는데요. 그렇다 보니 알칼리금속, 알칼리토금속 종류만 알아도 시험에 나왔을 때 어느정도 맞춰 잡을 수 있습니다. 

 

이런 물질들이 시험에 한 번 나오게 되면 신규 문제가 될 수 있기 때문에 반응식과 연소할 때 발생하는 색상 정도만 알고 넘어가면 충분할 것 같네요.

 

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