22-2(제72회)다음 [보기]가 설명하는 제5류 위험물에 대하여 물음… | 2022년 위험물기능장실기(필답형) 제72회 기출문제 상세 페이지

(1) $C_6H_5CH_3 + 3HNO_3 \rightarrow C_6H_2CH_3(NO_2)_3 + 3H_2O$ (진한 황산 촉매, 나이트로화)

(2) $2C_6H_2CH_3(NO_2)_3 \rightarrow 12CO + 2C + 3N_2 + 5H_2$

[해설]

분자량 227에서 물질이 확정된다. 트라이나이트로톨루엔(TNT) $C_6H_2CH_3(NO_2)_3$는 분자식이 $C_7H_5N_3O_6$이므로

$12 \times 7 + 1 \times 5 + 14 \times 3 + 16 \times 6 = 84 + 5 + 42 + 96 = 227$

로 맞아떨어진다. 제5류 위험물 중 나이트로화합물에 속하며, 담황색 결정이 직사광선에 다갈색으로 변하는 것이 대표적인 외관 특징이다.

(1) 톨루엔의 벤젠고리에서 메틸기의 2·4·6번 위치 수소 3개가 나이트로기로 치환되는 반응이다. 진한 질산이 나이트로기의 공급원이고 진한 황산은 탈수제 겸 촉매 노릇을 하며, 치환된 수소는 질산의 산소와 결합해 물 3분자로 빠져나간다.

$C_6H_5CH_3 + 3HNO_3 \rightarrow C_6H_2CH_3(NO_2)_3 + 3H_2O$

(2) TNT는 분자 안에 산소를 지니고 있어 외부 산소 없이도 스스로 분해하며, 이 자기반응성이 폭발력의 근원이다.

$2C_6H_2CH_3(NO_2)_3 \rightarrow 12CO + 2C + 3N_2 + 5H_2$

계수를 확인해 보면 탄소 14개가 $12CO$와 $2C$로, 수소 10개가 $5H_2$로, 질소 6개가 $3N_2$로, 산소 12개가 $12CO$로 각각 정확히 배분된다. 산소가 모자라 이산화탄소가 아니라 일산화탄소가 나오고 탄소(그을음)까지 남는다는 점이 TNT 분해반응식의 특징이다.

비중을 1.0으로 실은 판본이 있으나 트라이나이트로톨루엔의 비중은 약 1.66이다.