수소의 일반적인 특징 1. 무색/무취/무미의 가스이다. 2. 고온에서 강재나 금속재료를 투과한다. 3. 확산 속도가 빠르다. (1.8 km/s) 4. 열전도율이 높고 열에 안정하다. 5. 폭발범위는 대기 중에서 4 ~ 75%, 산소 중에서는 4 ~ 94%이며, 압력이 상승하면 폭발범위가 감소하다 압력이 10atm을 넘어가면 폭발범위가 증가한다. 수소의 반응작용 1. 수소폭명기 수소는 산소와 반응하여 산화 폭발한다. 2H2+ O2→ 2H2O + 136.6 kcal 2. 염소폭명기 수소는 직사광선을 받으면 염소와 반응하여 촉매 폭발한다. H2+ Cl2→ 2HCl + 44kcal 3. [고온/고압 상태에서] 암모니아 생성반응 수소는 질소와 고온/고압 상태에서 결합하여 암모니아가 된다. N2+ 3H2→ 2NH3+23kcal 4. [고온/고압 상태에서] 수소취성(탄화메짐) 고온 고압 상태에서 탄소강의 탄소 성분과 결합하여 메탄을 형성하고 메탄이 강재의 결정 조직에 축적되어 깨지는 현상이 나타난다. Fe3C + 2H2→ 3Fe + CH4 수소취성 방지원소 : Cr, W, Mo, Ti, V
수소의 제조법 실험실에서는 Zn, Fe 등의 원소에 묽은 H2SO4, 또는 묽은 HCl을 타거나, K, Ca, Na이 찬물과 만나 격렬히 반응하는 방법을 통해 만든다. 공업적 제조 방법 1. 물의 전기분해: 경제성이 낮다. (전기를 이용해 수소를 분해한 수소를 에너지원으로 사용하는 경우 이 수소를 "그린 등급"의 수소라고 부른다) 2. 수성 가스법: 석탄이나 코크스를 가스화하는 방법으로 적열된 코크스에 물을 부어 일산화탄소와 수소로 분리해낸다. C + H2O → CO + H2- 34.1 kcal 3. 천연가스 분해법: 메탄을 이용하는 방법으로 수증기 개질법과 부분산화법이 있다. ① 수증기 개질법 :CH4+ H2O → CO + 3H2-49.3kcal ② 부분산화법 :2CH4+ O2→ CO2+ H2+ 9.8kcal 4. 석유 분해법: 석탄이나 경유는 부분산화법을, 나프타의 경우에는 수증기 개질법을 주로 사용한다. 5. 일산화탄소 전화법: 수증기 개질법을 이용해 수성 가스를 이산화탄소와 수소로 전환하는 방법이다. CO + H2O → CO2+ H2+ 9.8kcal 물에 이상한 성질을 부여하는 것은 '수소결합'이다. 그런데 '수소결합'을 일으키는 '수소 원자' 또한 실로 특이한 성질을 가진 원자이다. |