생활 속 탄소 화합물과 암모니아

핵심 정리

탄소 화합물은 탄소(C) 원자가 수소(H), 산소(O), 질소(N), 황(S), 할로젠(F, Cl, Br, I) 등의 원자와 결합하여 만들어진 화합물이다. 우리 몸의 탄수화물, 단백질, 지방은 물론 음식, 의류, 플라스틱, 의약품이 모두 탄소 화합물로 이루어져 있으며, 알려진 탄소 화합물은 수천만 가지에 이른다.

생활 속에서 가장 가까운 예는 에탄올이다. 에탄올은 탄소를 포함하는 탄소 화합물이다. 에탄올은 의료용 소독제로 쓰이며 손 소독제를 만드는 데 사용된다. 아세트산 역시 탄소 화합물로서 물에 녹으면 산성을 띤다.

암모니아는 질소와 수소로 이루어진 화합물로 분자식은 분자식 NH3이다. 실온에서 기체로 존재하며 자극적인 냄새가 나는 무색 기체다. 끓는점 약 -33도이므로 상온에서 기체 상태를 유지한다. 암모니아는 질소 비료의 원료로 쓰이므로 생활과 농업에서 빠질 수 없는 물질이다.암모니아는 질소 비료의 원료로 사용된다.

생활 연료와 합성 섬유의 원료도 탄소 화합물의 범주에서 설명된다. 연료로 쓰이는 액화 천연 가스(LNG)의 주성분은 메테인이다.액화 천연 가스(LNG)의 주성분은 메테인이다. 옷감으로 쓰이는 나일론은 석유에서 얻은 원료로 만든 합성 섬유다.나일론은 석유에서 얻은 원료로 만든 합성 섬유이다.

이처럼 탄소 화합물은 종류가 많고 쓰임이 다양하다. 그중 암모니아는 탄소가 없는 무기 화합물이라는 점에서 탄소 화합물과 구별해야 한다. 이 구별이 이 절의 핵심 판단 기준이다.

자세히

탄소 화합물을 가르는 기준은 탄소 원자를 포함하고 있는지 여부다. 탄소 원자는 네 개의 결합손을 가지므로 다른 탄소 원자나 수소, 산소 등과 결합하여 다양한 골격을 만든다. 그래서 같은 탄소 수를 가진 물질이라도 결합 방식에 따라 전혀 다른 성질을 가진다. 탄소 화합물은 대개 공유 결합으로 이루어져 있고, 그 결과 녹는점과 끓는점이 낮은 편이며 가연성을 띠는 것이 많다. 연료인 메테인과 에탄올이 그 예다.

암모니아의 합성은 하버-보슈법으로 이루어진다. 질소 기체와 수소 기체를 고온과 고압에서 촉매가 있는 상태로 반응시키면 암모니아가 생성된다. 이 과정에서 질소는 공기에서 얻으므로 원료로 쓸 수 있다. 문제는 수소다. 현재 수소는 주로 화석 연료인 천연가스나 석탄에서 만들어지는데, 이 과정에서 이산화 탄소가 배출된다. 재생 가능한 전기(태양광, 풍력)로 물을 전기분해하여 수소를 얻으면 재생 가능한 암모니아를 생산할 수 있다.