개념 한 쪽
위험물기능장 물질의 성질과 화학 반응 — 반응물과 생성물의 짝
물질의 성질은 어떤 물질과 만나 무엇이 되는가로 드러난다. 니트로벤젠의 환원, 과산화나트륨이 내놓는 산소, 탄화물이 물과 만나 만드는 기체, 에틸렌의 첨가 반응이 모두 그 자리에 나온다. 반응물과 생성물을 한 쌍으로 묶어 두면 선지가 흔들리지 않는다.
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뜻
방향족 니트로 화합물은 환원되면서 성질이 바뀐다. 니트로벤젠의 니트로기(-NO2)에 수소가 결합하면 아미노기(-NH2)로 변하고, 그 결과 아닐린이 만들어진다. 산소를 빼거나 수소를 붙이는 과정이 환원이라는 점을 함께 기억한다. 페놀은 하이드록시기가, 톨루엔과 크실렌은 메틸기가 붙은 방향족 화합물이라 니트로벤젠의 환원 생성물과는 구조가 다르다.
과산화나트륨은 상대에 따라 내놓는 기체가 달라지는 것처럼 보이지만, 물과 이산화탄소 어느 쪽과 반응해도 산소를 발생시킨다. 물과 만나면 수산화나트륨과 산소를, 이산화탄소와 만나면 탄산나트륨과 산소를 만든다. 아세트산이나 염산 같은 산과 만날 때는 산소 발생이 주된 반응이 아니므로 같은 묶음으로 보지 않는다.
유기금속과 탄화물은 물과 만나는 순간의 생성물로 구분한다. 트리에틸알루미늄은 가수분해되어 수산화알루미늄과 에탄을 만든다. 탄화칼슘은 물과 반응해 아세틸렌을 발생시키고, 이 아세틸렌을 수은 촉매 아래에서 다시 물과 반응시키면 아세트알데히드가 된다. 탄화물 가운데 베릴륨 탄화물(Be2C), 망가니즈 탄화물(Mn3C), 알루미늄 탄화물(Al4C3)은 메탄을 만들지만, 마그네슘 탄화물(MgC2)은 아세틸렌을 만든다.
탈수 반응과 첨가 반응은 생성물의 이름까지 따라간다. 에탄올에 진한 황산을 섞고 170도로 가열하면 물 한 분자가 빠져나가는 탈수 반응이 일어나 에틸렌(C2H4)이 생긴다. 여기에 브롬을 작용시키면 이중 결합이 끊어지고 1,2-디브로모에탄이 만들어진다. 무수황산(SO3)은 물과 격렬히 반응하여 황산(H2SO4)이 된다.
기체의 밀도는 분자량으로 이어지는 계산 문제로 나온다. 표준상태에서 기체 1몰은 22.4리터를 차지하므로, 밀도가 3그램/리터인 기체의 분자량은 3에 22.4를 곱한 67.2가 된다.
예제
선지 판단은 반응물과 생성물의 짝에서 갈린다. 니트로벤젠에 수소를 반응시켰는데 아닐린이 아니라 페놀이라 적으면 틀리고, 과산화나트륨이 물과 이산화탄소 어느 쪽과 반응해도 산소가 나온다는 점을 흐리면 두 반응을 갈라 놓게 된다. 트리에틸알루미늄의 생성물을 에탄이 아닌 메탄으로 적는 것도 에틸기와 메틸기를 구분하지 못한 답이다. 탄화칼슘에서 나온 기체를 아세틸렌이 아닌 다른 기체로 보거나, 탄화물 가운데 마그네슘 탄화물만 아세틸렌을 만든다는 구분을 놓쳐도 선지가 어긋난다. 에탄올을 170도로 가열해 얻은 기체를 에틸렌이 아닌 다른 탄화수소로 두거나, 브롬 첨가 생성물을 1,2-디브로모에탄이 아닌 이름으로 적는 설명도 성립하지 않는다.
자주 묻는 물음
- 니트로벤젠에 수소를 반응시키면 무엇이 되나요?
- 니트로기(-NO2)가 아미노기(-NH2)로 바뀌는 환원 반응이 일어나 아닐린이 생성됩니다. 페놀, 톨루엔, 크실렌은 각각 하이드록시기와 메틸기가 붙은 화합물이라 이 생성물과 다릅니다.
- 과산화나트륨은 물과 이산화탄소에 대해 각각 어떤 기체를 내놓나요?
- 물과 반응하면 수산화나트륨과 산소를, 이산화탄소와 반응하면 탄산나트륨과 산소를 만듭니다. 두 경우 모두 같은 산소가 발생하며, 산과 만날 때는 산소 발생이 주된 반응이 아닙니다.
- 탄화칼슘에서 나온 기체를 촉매와 함께 물에 반응시키면 무엇이 되나요?
- 탄화칼슘이 물과 반응해 만든 아세틸렌을 수은 촉매 아래에서 물과 반응시키면 아세트알데히드가 됩니다. 탄화물 가운데 마그네슘 탄화물이 아세틸렌을 만들고, 베릴륨·망가니즈·알루미늄 탄화물은 메탄을 만듭니다.
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