[위험물 기능장] 제5류 위험물 관련문제 (1)

[위험물 기능장] 제5류 위험물 관련문제 (1)

 

 

위험물 안전관리법 시행령 [별표 1]에 따른 제5류 위험물의 성질, 품명, 지정수량 등은 다음과 같습니다.

위험물			지정수량	위험등급
유별	성질	품명
제5류	자기반응성 물질	1. 유기과산화물	10kg	I
		2. 질산에스테르류
		3. 니트로화합물	200kg	II
		4. 니트로소화합물
		5. 아조화합물
		6. 디아조화합물
		7. 히드라진 유도체
		8. 히드록실아민	100kg
		9. 히드록실아민염류
		10. 그 밖에 행정안전부령으로 정하는 것 등 (예; 금속의 아지(azide)화학물, 질산구아니딘 등)	10, 100, 200kg	I 또는 II

 

 

▣ 제5류 위험물(자기반응성 물질)의 대표적인 특성

제5류 위험물 (자기반응성 물질)
공통특성	- 고체 또는 액체로 비중이 1보다 크며 연소하기 쉬운 물질. - 산소를 함유하고 있기 때문에 자기연소하기 쉽다. - 가열, 충격, 마찰 등에 의해 발화하고 폭발하는 것이 많다.
저장 및 취급	- 점화원, 열기 및 분해를 촉진시키는 물질로부터 멀리한다. - 용기의 파손 및 균열방지와 함께 실온, 습기, 통풍에 주의한다. - 화재발생시 소화가 곤란하므로 소분하여 저장한다. - 다른 위험물과 같은 장소에 저장하지 않도록 한다. - 눈이나 피부에 접촉시 비누액 또는 다량의 물로 씻는다. - 유기과산화물이 새거나 오염된 것 또는 낡은 것은 질석, 진주암 같은 불연성 물질을 사용하여 흡수 또는 혼합해서 제거한다. 이 경우 강철제의 공구를 사용해서는 안 된다.
소화방법	- 일반적으로 대량의 물이 가장 효과적이고 포(거품)도 사용할 수 있다. - 폭발위험이 있으므로 안전거리를 유지하여야 한다.

 제5류 위험물의 대표적인 특성은 연소의 3요소 (점화원, 산소공급원, 가연물) 중 2가지 산소공급원, 가연물을 갖고 있기 때문에 화재/폭발 시 1) 질식소화의 효과가 거의 없으며, 2) 점화원 관리(화기, 충격, 마찰 등)가 매우 중요한 것 입니다.

 

 

▣ 니트로화합물 (트리니트로톨루엔[Trinitrotoluene; T.N.T], 트리니트로페놀[Trinitrophenol; T.N.P] 등)

문제 1. 벤젠에 수은을 촉매로 하여 질산을 반응시켜 제조하는 물질로 DDNP(Diazodinitro Phenol)의 원료로 사용되는 위험물에 대하여 답하시오.

① 구조식:

② 품 명:

③ 지정수량:

④ 분해반응식:

⑤ 질소의 함유량 [wt%]

 

풀이 및 답:

 키워드는 1) 벤젠, 2) 질산반응, 3) DDNP(Diazodinitro phenol)입니다.문제에서 벤젠(C₆H₆)을 질산(HNO3) 반응시킨다는 것은 니트로화(-NO₂) 시킨다는 것을 의미하고 생성되는 물질이 DDNP(Diazodinitro Phenol; 폭약의 종류 중 하나)라는 것은 해당 물질이 트리니트로페놀(Tri-nitro-phenol)이라는 것을 말합니다.

 벤젠(C₆H₆)으로부터 파생되어 제5류 위험물 중 니트로화합물이 되는 위험물질에는 대표적으로 트리니트로톨루엔(Tri-nitro-toluen (T.N.T); [C₆H₂CH₃(NO₂)₃])과 트리니트로페놀(Tri-nitro-phenol (T.N.P); [C₆H₂OH(NO₂)₃]) 이 있습니다. 

 트리니트로페놀은 피크린산, 피크르산(Picric aicd)으로도 불립니다.

 

① 구조식

트리니트로페놀[C₆H₂OH(NO₂)₃]의 구조식은 다음과 같습니다.

답.

 

참고로 벤젠[C₆H₆], 페놀[C₆H₅(OH)], 트리니트로페놀[C₆H₂OH(NO₂)₃]의 구조식을 비교하면 다음 그림과 같습니다.

 

② 품명

트리니트로페놀은 제5류 위험물의 니트로화합물(지정수량 200kg)에 속합니다. 그러므로 답은

니트로화합물

 

③ 지정수량

니트로화합물의 지정수량은 200kg입니다. 그러므로 답은

200kg

 

④분해반응식

2C₆H₂OH(NO₂)₃ → 2C + 3N₂ + 3H₂ + 4CO₂ + 6CO

 

⑤질소함유량[wt%]

[(피크린산 1 mol 내에 존재하는 질소(N)의 원자량) / (피크린산 1 mol의 분자량)] × 100 = ?

피크린산 1 mol에는 질소 원자 3개가 포함되어 있고 피크린산의 분자량은 229이므로,

[(14×3)/229] × 100 = 18.34 [wt%]

답: 18.34 [wt%]

 

 

문제 2. C₆H₂CH₃(NO₂)₃에 대한 다음 물음에 답하시오.

① 명칭

② 품명

③ 구조식

④ 분해반응식

⑤ 제법

 

풀이 및 답.

 문제의 C₆H₂CH₃(NO₂)₃은 톨루엔(C₆H₅CH₃)에서 수소원자 3개가 니트로기(NO₂) 3개로 치환된 트리니트로톨루엔(Tri-nitro-toluene; T.N.T)입니다.

 트리니트로톨루엔[C₆H₂CH₃(NO₂)₃]은 제5류 위험물 중 니트로화합물(지정수량 200kg)에 속하는 위험물입니다.

 

① 명칭

답: 트리니트로톨루엔 (또는 Trinitrotoluene, T.N.T)

 

② 품명

답: 니트로화합물

 

③ 구조식

트리니트로톨루엔(T.N.T) 구조식

 

④ 분해반응식

답: 2C₆H₂CH₃(NO₂)₃ → 2C + 3N₂ + 5H₂ + 12CO

 

⑤ 제법

트리니트로톨루엔(Trinitrotoluene; T.N.T)은 톨루엔(C₆H₅CH₃)과 질산(HNO₃)을 진한 황산(Concentrated Sulfuric acid; C-H₂SO₄) 촉매하에 반응시켜서 얻습니다.

트리니트로톨루엔(T.N.T) 제법