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자격증/소방기술사

[소방기술사] 위험물 중요 반응식, 특징 정리

by 아이꾸준기술사 2023. 6. 5.
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[소방기술사] 위험물 중요 반응식, 특징 정리

오늘 위험물 특강을 들으면서, 화학을 잘 알고 있는게 위험물에서 정말 큰 장점이 될 수 있다는 것을 알았다. 화공전공자이지만, 화학에 대해서는 아주 조금 알고 있다. 그래도 나의 작은 지식이지만 다른 분들께 도움을 드리고자 오늘 특강시간에 배운 내용을 정리하여 공유하고자 한다.

화학식은 이해를 돕고자 쓴 것이므로 화학식보다는 품명을 외우는 데 집중하시는 게 좋습니다.


1. 제1류 위험물 (산화성 고체)

 1) 종류 및 지정수량(암기법: 염아과무/브요질/중과)

품명 화학식 지정수량 위험등급
아염소산염류 $XClO_2$ 50kg
염소산염류 $XClO_3$
과염소산염류 $XClO_4$
무기과산화물 (금수성 주의) $X_2O_2$
브롬산염류 $XBrO_3$ 300kg
요오드산염류 $XIO_3$
질산염류 $XNO_3$
중크롬산염류 $XCr_2O_7$ 1000kg
과망간산염류 $XMnO_4$

X: 금속원소 (Na, K, Ca, Mg 등 금속의 최외각전자 갯수에 따라 $NaClO_3$, $Ca(ClO_3)_2$가 될 수 있다)

염소산염류는 아염소산염류 - 염소산염류 - 과염소산염류 순으로 산소의 개수가 2개 > 3개 > 4개로 늘어난다. 규칙을 알고 외우면 쉽다.

 

 2) 특징

  - 자신은 불연성

  - 산소를 함유한 강산화제 (다른 물질을 산화시킨다)

 

 3) 중요 반응식

  - 충격, 마찰, 가열에 의해 무기물질과 산소로 분해된다.

$$NaClO_3  \to NaCl + \frac{3}{2}O_2$$

  - 무기과산화물은 물과 반응하여 산소를 방출한다.

$$Na_2O_2 + H_2O \to 2NaOH +3\frac{1}{2}O_2 $$ (금속물질은 $NaOH$와 같이 수산화기와 결합된 상태가 안정)

 

 4) 소화 및 취급, 저장방법

  - 가열, 충격, 마찰을 피한다 (산소가 발생하므로 화재위험이 올라간다)

  - 용기는 밀폐한다

  - 다량의 물을 사용하여 냉각소화 (무기과산화물 제외, 무기과산화물은 건조사로 소화)

 

2. 제2류 위험물 (가연성 고체)

 1) 종류 및 지정수량 (암기법: 황적유/철금마/인)

품명 화학식 지정수량 위험등급
황화린 $P_4S_3$
$P_2S_5$
$P_4S_7$
100kg
적린 P
유황 $S_8$
철분 Fe 500kg
금속분 알칼리 금속, 알칼리 토금속을 제외한 금속
Co, Ti, Mn 등
마그네슘 Mg
인화성고체 나프탈렌, 지르코늄 등 1000kg

 2) 특징

  - 강환원성 물질 (다른 물질을 환원시킨다)

  - 비교적 낮은 온도에서 발화하기 쉬운 물질

  - 연소시 연소열($ \Delta H_c$)이 크고 연소속도가 빠르다

 

 3) 중요 반응식

  - 황화린은 물과 반응하여 황화수소와 인산을 생성한다.

$$P_2S_5 + 8H_2O  \to 2H_3PO_4 + 5H_2S $$

  - 철분, 마그네슘, 금속분은 물과 반응하여 수소를 발생시키고 발열한다. (발열반응)

$$Fe + 2H_2O  \to Fe(OH)_2 + H_2 + Q$$

  - 연소시 산화금속이 되면서 다량의 열을 방출한다

$$2Mg + O_2  \to 2MgO $$

 

 4) 소화방법 및 저장, 취급시 주의사항

  - 통풍이 잘되는 냉암소에 저장

  - 가열, 화기, 불티, 열면 접촉을 피할 것

  - 황화린: 이산화탄소 및 건조사로 소화

  - 적린, 유황: 모래나 주수소화 (물과 반응하지 않음)

  - 철분, 마그네슘, 금속분: 금속소화약제, 건조사 (수계소화약제 사용 불가)

 

3. 제3류 위험물 (자연발화성 물질 및 금수성 물질)

 1) 품명 및 지정수량 (암기법: 칼나알알황/알유/수인탄)

품명 화학식 지정수량 위험등급
칼륨 K 10kg
나트륨 Na 10kg
알킬리튬 $Li(R)$ 10kg
알킬알루미늄 $Al(R)_3$ 10kg
황린 $P_4$ 20kg
알칼리금속, 알칼리토금속(Na, K 제외) Ca, Li, Be 등 50kg
유기금속화합물 $(C_2H_5)_4Pb$ (사에틸납) 50kg
금속의 수소화물 (대표)$LiH$
$NaH, MgH_2$ 등
300kg
금속의 인화물 (대표)$Ca_2P_3$ 300kg
알루미늄, 칼슘의 탄화물 알루미늄 탄화물 - $(CH_3)_3Al$
칼슘의 탄화물 - $CaC_2$
300kg

R: $-CH_3, -C_2H_5$ 등 알킬기(alkyl group)를 나타내는 약어

 2) 특징

  - 물과 반응하여 수소 등 가연성 가스를 발생시키는 물질

  - 공기 중 노출시 자연발화하는 물질

 

 3) 중요 반응식

  - 칼륨, 나트륨, 알칼리금속, 알칼리토금속은 물과 반응하여 수소가스와 다량의 열을 발생시킨다

$$K + H_2O \to KOH + 0.5H_2 + Q$$

  - 나트륨은 이산화탄소와 사염화탄소와 반응하여 탄소(검댕, 숯, 가연물)를 생성한다. (탄소는 산소와 쉽게 반응하여 연소하고 발열한다. > 화재의 원인이 된다)

$$4Na + CO_2 \to 2Na_2O + C$$

$$4Na + CCl_4 \to 4NaCl + C$$

  - 알루미늄 탄화물은 물과 반응하여 가연성 가스를 생성한다

$$Al(CH_3)_3 + 3H_2O \to Al(OH)_3 + 3CH_4$$

  - 탄화칼슘(칼슘의 탄화물)은 물과 반응하여 아세틸렌 가스를 생성한다

$$CaC_2 + 2H_2O \to Ca(OH)_2 + C_2H_2$$

  - 칼륨은 $CO_2, CCl_4$와도 격렬히 반응한다 (나트륨과 이산화탄소, 사염화탄소 반응 참고)

 

 

 4) 소화방법 및 저장, 취급시 주의사항

  - 보호액 속에 저장

황린 칼륨, 나트륨, 알칼리 금속 알킬 알루미늄 등
물 속에 저장 석유속 저장 밀폐, 공기접촉 차단

  - 저장용기는 완전 밀폐구조

  - 소량씩 나누어 저장

  - 적절한 소화수단이 없으므로 화재가 발생하지 않도록 예방하는 것이 가장 중요

 

4. 제4류 위험물 (인화성 액체)

 1) 품명 및 지정수량 (암기법: 특1알234동, 524님 월급 1246만원)

품명 지정수량(L) 위험등급
특수인화물 50
제1석유류 비수용성 200
수용성 400
알코올류 400
제2석유류 비수용성 1000
수용성 2000
제3석유류 비수용성 2000
수용성 4000
제4석유류 6000
동식물유류 10000

 

 2) 특징

품명 정의 화학식
특수인화물 1기압에서 발화점이 100℃ 이하 or
1기압에서 인화점이 -20℃ 이하 및 비점이 40℃이하인 물질
이황화탄소$(CS_2)$

산화프로필렌$(C_3H_6O)$



디에틸에테르$((C_2H_5)_2O)$
 

아세트알데히드$(CH_3CHO)$ 등

 
제1석유류 1기압에서 인화점이 21℃ 미만 아세톤($CH_3COCH_3$), 휘발유($C_5~C_9$), 톨루엔($C_6H_6CH_3$), 벤젠($C_6H_6$), 메틸에틸케톤($CH_3COC_2H_5$), HCN, 피리딘($C_5H_5N$) 등
알코올류 1분자를 구성하는 탄소수가 1~3개인 포화 1가 알코올(60wt% 이상) 메틸알코올(메탄올, $CH_3OH$)
에틸알코올(에탄올, $C_2H_5OH$)
프로필알코올(프로판올, $C_3H_7OH$)
제2석유류 1기압에서 인화점 21 ~ 70℃

등유, 경유, 초산($CH_3COOH$), 테레핀유, 의산($HCOOH$) 등
제3석유류 1기압에서 인화점 70 ~ 200℃ 에틸렌글리콘($C_2H_4(OH)_2$), 글리세린($C_3H_5(OH)_3$), 중유, amino benzene($C_6H_5NH_2$), nitro benzene($C_6H_5NO_2$), 크레오소트유 등
제4석유류 1기압에서 인화점 200 ~ 250℃ 기계유, 실린더유, 윤활유 등
동식물유류 1기압에서 인화점 250℃ 미만 들기름, 올리브유, 아마인유 등

  - 인화점이 낮아 연소가 용이함

  - 공기 접촉 시 가연성 혼합기를 형성한다

  - 증기는 공기보다 무거움 (예외: HCN 시안화수소)

 

 3) 중요 반응식

  - 알코올의 산화 과정 (에틸알코올 > 아세트알데히드 > 아세트산)

$$C_2H_5OH \to CH_3CHO \to CH_3COOH$$

  - 연소반응식을 써야하는 경우 C는 $CO_2$, H는 $H_2O$, S는 $SO_2$, N은 $NO_2$로 써주고 계수를 맞춰주면 된다.

 

 4) 소화방법 및 저장, 취급시 주의사항

  - 누출방지를 위해 밀폐

  - 화기 엄금

  - 정전기 방지 조치

  - 포, 할로겐, 이산화탄소 등으로 소화

 

 5) 기타

  - 1가 알코올, 2가 알코올, 3가 알코올

1가 알코올 2가 알코올 3가 알코올

  - 1차 알코올, 2차 알코올, 3차 알코올

1차 알코올 2차 알코올 3차 알코올

 

5. 제5류 위험물 (자기반응성 물질)

 1) 품명 및 지정수량 (암기법: 유질/히히/히니니아디, 폭발물 112신고)

품명 화학식 지정수량 위험등급
유기과산화물 물질이 과산화기(-O-O-, peroxide)를 함유하고 있는 물질
(대표) 과산화벤조일
10kg
질산에스테르류 $-ONO_2$를 가지고 있는 물질 $(RONO_2)$
(대표) 니트로 글리콜
10kg
히드록실아민

$NH_2OH$
100kg
히드록실아민염류 (대표)황산히드록실아민
$(NH_2OH)_2\cdot H_2SO_4$
100kg
히드라진 유도체 $N_2H_4$(히드라진)의 수소가 치환된 물질
(대표) 메틸히드라진
$CH_3NHNH_2$
200kg
니트로 화합물
TNT
Tri Nitro Toluene
탄소원자에 $-NO_2$가 결합해 있는 화합물
200kg
니트로소 화합물 탄소원자에 $-NO$가 결합해 있는 화합물
(대표) 파라니트로소 벤젠
$C_6H_4(NO)_2$
200kg
아조 화합물 아조기(-N=N-)가 탄화수소기의 탄소원자와 결합하고 있는 유기화합물 RN=NR'
(대표) 아조벤젠(azobenzene)
200kg
디아조 화합물 탄소원자에 결합한 디아조기(=N2)를 갖는 화합물
(대표) 메틸디아조아세테이트
200kg

 

 2) 특징

  - 물질내에 함유된 산소에 의해 스스로 연소할 수 있는 물질

  - 공기가 없어도 스스로 연소가 가능하다 (화약으로 사용)

  - 연소속도가 매우 빨라 폭발적이고, 물과의 반응 위험성은 적다

  - 가열, 충격, 마찰 등에 의해 폭발 위험이 있다

 

 3) 중요 반응식

  - 유기과산화물 분해반응식

 

-O-O- 결합은 매우 불안정하여 외부의 작은 충격으로도 쉽게 끊어질 수 있다. 그래서 산소라디칼을 가진 물질로 분해되고 이는 다른 물질을 산화시키려는 능력이 강해서 다른 -O-O- 부분을 공격한다. 이런 반응이 연쇄적으로 일어나면서 물질이 분해되고 연소 및 폭발이 일어난다.

 4) 소화방법 및 저장, 취급시 주의사항

  - 관련 시설은 방폭화, 가열, 마찰, 충격 주의

  - 다량의 물로 냉각소화. (질식소화는 효과가 없음. 물질 내에 산소를 함유하고 있기 때문)

 

6. 제6류 위험물 (산화성 액체)

 1) 품명 및 지정수량

품명 화학식 지정수량 위험등급
질산 $HNO_3$ 300kg
과염소산 $HClO_4$
과산화수소 $H_2O_2$

 2) 특징

  - 수용성이고, 물과 접촉시 발열

  - 부식성, 유독성이 강한 산화성 액체 (피부 접촉에 주의)

 

 3) 중요 반응식

  - 과산화수소의 분해

$$2H_2O_2 \to  2H_2O + O_2 $$

  - 과염소산의 분해

$$HClO_4 \to HCl + 2O_2$$

  - 질산의 분해

$$4HNO_3 \to 2H_2O + 4NO_2 + O_2$$

과산화수소, 과염소산, 질산 모두 분해되면서 산소를 방출한다. 제2류, 3류, 4류 물질과 혼재시 화재 및 폭발을 일으킬 수 있다.

 

 4) 소화방법 및 저장, 취급시 주의사항

  - 건조사, 이산화탄소로 소화

  - 위급시 대량의 물로 희석


 

위험물 혼재 기준 및 외우는 법

제1류 제2류 제3류 제4류 제5류 제6류 제1류 - × × × ○ ○ 제2류 × - × ○ × × 제3류 × × - ○ × × 제4류 × ○ ○ - ○ × 제5류 × ○ × ○ - × 제6류 ○ × × × × - 위 표는 6가지 위험물 끼리 혼재가

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각 유별 위험물에 대해 간단히 정리해보았다. 위험물을 이해하는데는 화학식을 알고 있는 게 큰 도움이 되는 것 같다. 궁금한 화학반응식이 있으시면 댓글이나 방명록 남겨주세요. 찾아서 수정 및 업데이트 하겠습니다. 감사합니다. 저도 이번 포스팅 작성하면서 많은 공부가 되었습니다. 감사합니다.

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