[소방기술사] 위험물 중요 반응식, 특징 정리

[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.

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1. 제1류 위험물 (산화성 고체)

 1) 종류 및 지정수량(암기법: 염아과무/브요질/중과)

품명	화학식	지정수량	위험등급
아염소산염류	$XClO_2$	50kg	Ⅰ
염소산염류	$XClO_3$
과염소산염류	$XClO_4$
무기과산화물 (금수성 주의)	$X_2O_2$
브롬산염류	$XBrO_3$	300kg	Ⅱ
요오드산염류	$XIO_3$
질산염류	$XNO_3$
중크롬산염류	$XCr_2O_7$	1000kg	Ⅲ
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	Ⅱ
적린	P
유황	$S_8$
철분	Fe	500kg	Ⅲ
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	Ⅰ
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	Ⅱ
유기금속화합물	$(C_2H_5)_4Pb$ (사에틸납)	50kg
금속의 수소화물	(대표)$LiH$ $NaH, MgH_2$ 등	300kg	Ⅲ
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	Ⅰ
제1석유류	비수용성	200	Ⅱ
	수용성	400
알코올류		400
제2석유류	비수용성	1000	Ⅲ
	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	Ⅰ
질산에스테르류	$-ONO_2$를 가지고 있는 물질 $(RONO_2)$ (대표) 니트로 글리콜	10kg
히드록실아민	$NH_2OH$	100kg	Ⅱ
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	Ⅰ
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

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위험물 혼재 기준 및 외우는 법

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.