아세틸렌
Acetylene
1. 설명
정식 명칭은 '에타인(Ethyne)'이며, 탄화수소, 그 중에서도 알카인에 속하는 화합물이다.
화학식은 C2H2이다. 탄소가 2개라 'Eth'를 붙여 에타인으로 IUPAC에서 명명하였다. 그런데 산업현장에선 얄짤없이 아세틸렌으로 부른다. 이는 알켄의 하나인 에틸렌과 비슷한 경우. 미국식 영어로는 강세가 2번째 음절에 들어가서 a가 거의 안들려 얼핏 들으면 ['''쎄'''들른] 처럼 들린다.
탄소가 1개일 때는 삼중결합을 이룰 수 없으므로[1] 탄소가 2개지만 알카인 중에서 가장 간단한 화합물이다. 알카인은 두 개의 탄소 간에 삼중결합이 하나 있는 것을 말하기 때문이다. 이성질체는 없다.
대기압-상온에서 기체. 조금 특이하게도 대기압하에서는 액체로 만들 수 없다. -84°C 이하의 온도에서 고체로 존재하다가 그 이상에서 바로 기체로 변한다. 즉 승화한다. 따라서 액화하려면 온도만 낮춰서는 소용이 없고, 압력을 더 가해야 한다. 1.27 기압은 되어야 하며, 이 때의 끓는 점은 -80.8 °C.
무색이며, 원래는 냄새가 없지만 상용으로 팔리는 것은 불순물 때문에 특유의 냄새가 있다.
예전에는 카바이드, 정확히는 칼슘 카바이드(CaC2)에 물을 부어 아세틸렌을 생산했었다. 요즘은 메테인을 일부 연소시켜 나머지 메테인을 아세틸렌으로 변환하거나, 에틸렌을 얻기 위해 탄화수소를 크래킹하는 과정에서 부산물로서 생산된다.
순수한 아세틸렌은 독성이 별로 없지만, 공업용 카바이드에 물을 부어 만든 아세틸렌은 불순물이 섞여 있어 유독할 수 있다. 바나나나 특히 홍시를 후숙시키기 위해 도매상인 / 중간상인들이 카바이드를 쓰는 경우가 있으므로 홍시는 잘 씻은 후 껍질까지 까서 먹는 것이 좋다. 참고로, 후숙에는 기본적으로 에틸렌이 사용되지만, 아세틸렌도 비슷한 효과를 낼 수 있다.
독성과는 별개로, 아세틸렌은 매우 불이 붙기 쉬운 물질이므로 취급에 조심해야 한다. 왜냐하면 아세틸렌은 불안정한 물질이며 압력을 가했을 때는 더 불안정해진다. 벤젠이나 비닐아세틸렌 등등을 만드는 반응을 일으키려는 경향이 있는데, 이 반응은 발열반응이다. 게다가 이 반응은 산소와 무관하므로 밀봉해놔도 반응이 시작될 수 있다. 압력하에서 더 불안정하므로, 절대 압력 207 kPa 이면 폭발 위험이 있다. 이 압력은 게이지 압력으로 환산하면 106 kPa / 15psi 정도 된다. 자동차 타이어의 권장 공기압이 게이지 압력으로 28 ~ 32 Psi 정도. 연소를 일으킬 점화원이 있다면 공기 중에 아세틸렌 체적이 2.5 ~ 81퍼센트라는 산소가 매우 희박한 상태에서도 연소가 진행될 수 있는 미친 연소(폭발)범위를 가지고 있다.
이렇듯 아세틸렌은 불안정하기 때문에, 아세톤이나 디메틸포름아미드(DMF)에 용해시킨 후, 다공성 물질을 채운 금속용기에 부어넣은 후 유통 및 보관된다. 이렇게 한 것은 적절하게 취급만 하면 이동이나 사용에 안전하다. 용기의 지정색상은 노란색이다.
레페 반응을 통해 여러 화학물질로 전환시키는 용도로 사용되고, 특히 아크릴산으로 전환시키는 경우가 많다. 에틸렌으로 변환해서 폴리에틸렌 수지를 만드는데도 사용된다.
아세틸렌은 연소할 때 고열을 내므로, 가스 용접이나 절단에 사용되기도 한다. 순수 산소와 섞어서 태우면 약 3300도 이상의 화끈한 온도의 열을 낸다. 산소-아세틸렌은 일반적인 연료용 기체 중에서 제일 고온의 열을 내며 연소하는 기체다. 예전에는 산소-아세틸렌 용접이 독보적인 위치에 있었지만 요즘에는 전기 용접으로 많이 대체되었다.
1900년대 초반에는 조명용 연료로 많이 쓰였었다. 그리고 초창기 자동차의 헤드라이트용으로도 쓰였었다. 우리나라에서는 일제강점기 말기에는 버스의 연료로 쓰였고,[2] 가까운 과거까지도 포장마차 등등의 조명으로 많이 쓰였다. 칼슘 카바이드는 물과 반응하여 아세틸렌을 발생시키는데, 이를 이용하여 촛불 비슷한 것을 만들어 쓴 것이다. 즉, 카바이드를 밀폐된 통에 담고, 통 윗부분에 구멍을 뚫어 쇠로 된 대롱을 꽂은 후, 통에 물을 붓는 구조였다. 물과 카바이드가 반응하여 아세틸렌이 발생되고, 이는 대롱을 통해 나오게 되어 있어서 여기에 불을 붙여 조명용으로 쓰는 것이었다. 현재까지도 조명으로서의 용도가 명맥을 유지하고 있어서, 카바이드를 사용한 휴대용 램프가 야외용으로 간간이 쓰이곤 한다.
[1] 시안 제외[2] 당시 일제는 석유의 부족으로 동남아를 침략하고 태평양 전쟁을 일으킨 상황이었다. 당연히 석유를 대체할 수 있는 수단을 연구했었고, 이미 1902년도에 카바이드의 합성에 성공했기 때문에 버스의 연료로 도입했던 것이다. 막판에는 목탄자동차까지 동원했지만.