스크랩 벤젠, 톨루엔,자일렌,메탄올 성분

[이장희]

벤젠,: 콜타르를 증류·정제한, 빛깔이 없는 휘발성 액체. 타기 쉽고 독특한 냄새가 있으며 수지·고무·유지 따위를 잘 녹이는데 용해제·연료·물감·향료 따위의 원료로 쓴다

• 벤젠은 6개의 탄소 원자가 정육각형의 구조를 이루고 있고, 분자식은 C₆H₆이며, 각각의 탄소 원자에 수소 원자 1개가 결합되어 있다.
• 벤젠은 분자식내에 3개의 이중 결합이 들어 있는 것처럼 보이지만 각각의 이중 결합은 특정원자 사이에 고정되어 있지 않고 6개의 탄소 사이에 균일하게 퍼져 있다. 따라서 벤젠에서의 모든 탄소 원자간의 결합은 동등하며, 단일 결합과 이중 결합의 중간적 성질을 가진다.

• 공명 혼성 : 벤젠과 같이 2개 이상의 구조식으로 나타낼 수 있는 구조를 공명 구조라 하고, 공명 구조들이 혼성된 구조를 공명 혼성이라고 한다. 공명은 ↔로 표시하여 나타낸다.

휘발성이 있으며 특유한 냄새가 나는 무색의 액체로 인화성이 크다.

물에 섞이지 않고(무극성), 알코올, 에테르, 아세톤 등에 잘 녹으며, 유지나 수지 등을 잘 녹이므로 유기 용매로 사용된다.

불을 붙이면 그을음이 많은 불꽃을 내며 탄다. 이것은 수소 원자수에 비해 탄소 원자수가 많고, 벤젠의 연소에 산소가 많이 필요하기 때문이다.

벤젠의 탄소-탄소 결합은 단일 결합과 이중 결합의 중간에 있으므로 치환 반응과 첨가 반응을 모두 할 수 있으나 치환 반응을 주로 한다.

• 할로겐화
  벤젠에 브롬화철(Ⅲ), 브롬을 반응시키면 브로모벤젠이 합성된다. 어떤 화합물에 염소나 브롬과 같은 할로겐을 치환시키는 반응을 할로겐화라고 한다.

• 니트로화
  벤젠에 진한 질산과 진한 황산을 반응시키면 -NO₂의 친환 반응이 일어나 니트로벤젠이 만들어진다.

• 술폰화
  진한 황산 또는 발연 황산을 벤젠에 작용시키면 -SO₃H의치환 반응이 일어나 벤젠술폰산이 생긴다

톨루엔,

메틸벤젠이라고도 함.

공업용 화학약품을 제조하는 데 출발물질로 널리 사용되는 방향족 탄화수소.

화학식은 C₆H₅CH₃이다. 콜타르 경유의 15~20％를 구성하며 석유의 부성분이다. 이들 두 물질은 상업용 톨루엔의 원료이지만 많은 양의 톨루엔은 석유 나프타의 접촉개질법으로 만든다. 톨루엔 화합물은 공업적으로 트리니트로톨루엔(TNT), 벤조산, 사카린, 염료, 사진용 약품 및 조제약 등의 합성에 사용되며, 항공기용 가솔린 용매와 노킹 방지용 첨가제로 사용된다. 순수한 톨루엔은 녹는점이 ―95℃, 끓는점이 110.6℃이고, 가연성·유독성 무색 액체로 물에 녹지 않지만 모든 일반적인 유기용매에 녹는다.

자일렌,

화학식 CH(CH). 방향족 탄화수소. 디메틸벤젠·크실롤·자일렌이라고도 한다. 화학식량은 106.2이며, 또한 -(오르토；끓는점 144℃), -(메타；끓는점 139℃), -(파라；끓는점 138℃) 등 3종의 이성질체가 있다. 이성질체의 지정이 없는 공업용 크실렌은 이 3종의 혼합물에서 에틸벤젠도 함유되어 있다. 3종의 이성질체는 모두 방향족화합물 특유의 냄새를 가진 무색의 가연성 액체이다. 물에 거의 녹지 않고, 에테르·에틸알코올 등에 녹는다. 크실렌 자신도 용해력이 커 용매나 합성 원료 등으로 쓰인다.

메탄올

분자식 CHOH. 가장 간단한 구조의 알코올. 메틸알코올이라고도 하며, 목재의 건류로 얻어진 목초액에서 얻어졌기 때문에 목정(木精；wood spirit)이라고도 한다. 분자량은 32.0이고, 녹는점은 －97.78℃, 끓는점은 64.65℃, 비중은 0.791(20℃)이다. 굴절률은 =1.32855, 인화점은 16℃(개방)와 12℃(밀폐)이다. 살리실산 등 각종 카르복시산의 메틸에스테르형 또는 각종 메틸에테르형으로서 여러 가지 천연물에 함유되어 있다. 무색 투명하고 특유의 방향이 있는 휘발성 액체이다. 물·에탄올·벤젠·에테르 등 많은 용매와 잘 혼합된다. 메탄올은 분자 속에 탄소원자를 1개만 함유하고 있기 때문에, 똑같이 1개의 탄소원자만 함유한 탄소화합물로부터 합성된다. 원료로서 석탄을 이용했던 시대에는, 거기서 얻어지는 일산화탄소와 수소혼합물(수성가스)의 접촉반응으로 제조하였다. 천연가스의 주성분이 메탄이기 때문에 오늘날에는 이것을 원료로 사용한다. 메탄을 촉매상수증기 또는 산소와 반응시켜서 수소를 주성분으로 하여 일산화탄소를 포함한 가스를 만든다〔그림 1〕. 이것을 합성가스라고 하며, 합성가스를 200∼300℃ 정도의 온도와 수백기압의 고압하에서 금속산화물을 촉매로 이용하여 반응시키면 메탄올이 제조된다〔그림 2〕.
CO＋2H→ CHOH
메탄올은 주로 포름알데히드의 제조에 쓰인다. 메탄올과 공기의 혼합물을 촉매상에서 600℃ 정도로 상압하에서 반응시켜 제조한다. 생성된 포름알데히드를 원료의 하나로 해서, 페놀수지·요소수지·멜라민수지 등의 플라스틱을 제조한다. 이 밖에 용제로서, 또 메타크릴산메틸이나 테레프탈산디메틸 등의 메틸에스테르로서, 합성섬유나 합성수지의 제조 원료의 하나로서, 또한 각종 의약이나 향료 등의 원료로서도 사용된다. 가솔린에 혼입하여 자동차의 내한연료(耐寒燃料)로서, 에탄올에 혼입하여 변성알코올로서도 사용된다. 메탄올은 유독(허용용도 200ppm)하므로 마셔서는 안 된다.