알코올
1. 수산화기(hydroxy, -OH)를 달고 있는 탄화수소물의 총칭
어원은 아랍어인 알쿠훌(ال كُحول, Al-Kuhul)에서 왔다. 일반식은 1가 알코올 기준으로 ROH. 액성은 일반적으로 중성으로 취급되는 경우가 많을 정도의 매우 약한 산성을 띤다.[1] 표준명은 -올(ol)[2]이나 관용명으로 -yl alcohol[3]도 쓰인다.
알코올을 발견한 것은 아바스 왕조 시대의 과학자인 알 라지 (본명은 무함마드 이븐 자카리야 알 라지/854~925)이다. 비록 알코올 자체는 아랍어 명칭이지만 라지 본인은 페르시아 출신으로, 의사이자 연금술사이자 화학자였다.
수산화기가 하나 붙으면 1가 알코올이라 하고. OH기가 2개 붙으면 2가 알코올, 3개 붙으면 3가 알코올이다. 부동액으로 쓰이는 에탄디올, 보습효과로 유명한 글리세롤이 각각 대표적인 2가, 3가 알코올이다. 그 이상 되는 것도 많은데 자일리톨은 '''5가 알코올.''' 당알코올이기는 하지만.
사슬형이 아닌 벤젠기나 다른 방향족기에 수산화기가 붙은 것은 페놀류라 부른다. 물론 방향족이면서 사슬기에 수산화기가 붙은 알코올도 존재하는데 대표적으로 벤질알코올이 있다.
수산화기가 붙은 탄소에 붙어있는 탄소의 개수에 따라서 1차, 2차, 3차 알코올로 분류된다. 우리가 흔히 마시는 술에 들어있는 에탄올을 예로 들자면, CH3CH2OH 형태인데, 이런 경우 수산화기가 붙어있는 탄소의 개수가 하나뿐이기에 1차 알코올로 분류된다. CH3CH(OH)CH3의 경우, 수산화기가 붙어있는 탄소에 탄소가 2개 붙었으니 2차, 수산화기가 붙은 탄소에 수소 없이 탄소만 3개 붙어있는 경우 3차 알코올이 된다.
1.1. 반응
알코올의 대표적인 반응은 아래의 다섯 가지 정도가 있다.
- 산화
- 친핵성 치환
- 친핵성 첨가반응
- 친핵성 아실 치환
- 제거 반응
1.1.1. 산화 반응
알코올의 경우 수산화기가 붙은 탄소에 붙어있는 수소가 가장 먼저 산화되는데, 이 때문에 1차, 2차, 3차 알코올에 대한 산화 반응이 각각 따로 분류된다.
1차 알코올은 산화를 거치면 알데하이드가 되는데, 이때의 반응은: ROH + [O][4] → RCHO고, 사용하는 시약은 pyridinium dichromate (PDC), 또는 pyridinium chlorochromate (PCC)정도가 대표적이다.[5]
또한 1차 알코올은 알데하이드 상태를 거쳐 카복실산으로 산화되기도 하는데, 이때의 반응은: ROH + [O] → RCOOH이며, 대표적인 산화제는 실험실에서 쉽게 접할 수 있는 다이크로뮴산 칼륨 K2Cr2O7과 과망가니즈산 칼륨 KMnO4가 있다. 이때, 알코올이 알데하이드상태에서 머무르는건 극히 짧은 시간이며, 굉장히 빠른 속도로 카복실산으로 산화한다. 산화제로 PCC를 사용하면 카복실산까지 산화되지 않는다.
1차 알코올과는 다르게, 2차 알코올은 카복실산이나 알데하이드로 산화하지 않고, 케톤으로 산화하는데, 이때의 반응은:
RCH(OH) + [O] → R1R2CO이고, 사용하는 산화제는 PCC, PDC, 다이크로뮴산 칼륨과 과망가니즈산 칼륨 모두 사용 가능하다.[6] 케톤으로 산화한 2차 알코올은 더 이상 산화반응을 일으키지 않는다.
3차 알코올은 수산화기가 붙은 탄소에 붙어있는 수소가 없기 때문에 산화에 대해 저항성이 있다. 또 산화가 일어난다 한다 하더라도 경향이 일정하다 보기 어렵다.
1.1.2. 친핵성 치환
알코올의 대표적인 친핵성 치환반응은 할로겐화수소와 일으키는 반응으로, 대략적인 반응은:
ROH + HX → RX + H2O정도로 표현할 수 있다.
3차 알코올과 1차 알코올이 친핵성 치환반응을 일으키는 방식이 조금 다른데, 1차 알코올의 경우 2분자적 친핵 치환반응, SN2형 반응을 통해 할로겐화 알킬이 되고, 3차 알코올의 경우 1분자적 친핵 치환반응, SN1형 반응을 통해 할로겐화 알킬이 된다.
3차 알코올의 경우 1분자적 친핵 치환반응, SN1형 반응을 통해 할로겐화 알킬이 되는데, 이때 이 반응은 산이 촉매역할을 한다. 반응을 세부적으로 살펴보자면:
* 반응의 첫 단계는 R1R2R3COH + H3O+[7] → R1R2R3C+OH2[8] + H2O로 진행이 된다. 알코올의 수산화기가 산의 하이드로늄 이온으로부터 수소하나를 받아서 하이드로늄 이온은 물로 돌아가고, 수산화기는 수소 하나를 더 받아서 옥소늄 이온을 이룬다. 알코올의 수산화기는 별로 좋지 못한 이탈기인데, 하이드로늄 이온으로부터 수소 하나를 받아서 옥소늄 이온을 이루면서 H2O, 즉 물이라는 아주 좋은 이탈기가 된다.
* 두번째 단계에서는 R1R2R3C+OH2 → R1R2R3C+ + H2O로 진행된다. 좋은 이탈기가 된 수산화기가 알코올로부터 떨어져 나가는데, 이때 이 반응의 속도는 탄소양이온의 안정성이 결정한다. 3차 알코올이 SN1형 반응을 통해 친핵성 치환을 하는 것도 3차 알코올로부터 나오는 탄소양이온이 2차 알코올이나 1차 알코올의 탄소양이온보다 안정성이 뛰어나기 때문.[9]
* 마지막 단계인 세 번째 단계에서는 R1R2R3C+ + X- → R1R2R3CX로 진행된다. 양이온과 음이온이 결합하는 과정이니, 매우 순조롭게 이루어진다.
반면, 1차 알코올의 경우 SN1형 반응을 통해 할로겐화 알킬이 되기에는 1차 알코올로부터 나오는 탄소양이온의 안정성이 너무 부족하므로, 2분자적 친핵 치환반응, SN2형 반응을 통해 할로겐화 알킬이 된다. 역시 진행되는 환경은 산성이다. 세부적인 반응을 살펴보자면:
* 첫 단계에서는 ROH + H3O+ → RO+H2 + H2O가 된다. 3차 알코올의 상황과 비슷하게 알코올의 수산화기가 수소하나를 받아 옥소늄 이온을 이루고, 하이드로늄 이온은 다시 물로 돌아간다.
* 두 번째 단계에서는 반응이 약간 복잡한데, 좋은 이탈기가 된 옥소늄 이온이 알코올로부터 떨어져나가는 동시에, 좋은 친핵체인 할로겐이온이 옥소늄 이온이 떨어져나간 곳이랑 반응해서 결합한다.[10] 이 반응은 전자들의 움직임을 화살표로 표시해야 이해하기가 편한데,[추가바람]굳이 일반적인 화학식으로 써보자면 ROH2+ + X- → RX + H2O정도가 되겠다.
2차 알코올의 경우 SN1형과 SN2형을 모두 진행할 수 있지만, SN1형이 훨씬 빠르고 안정성이 좋기 때문에 대부분 SN1형을 통해 할로겐화 알킬이 된다. 반응의 진행 방식은 3차 알코올과 비슷하다.
1.1.3. 친핵성 첨가반응
알코올은 알데하이드나 케톤과 친핵성 첨가반응을 일으키는데, 이 결과물로 나오는 게 헤미아세탈 또는 헤미케탈이다. 헤미아세탈이나 헤미케탈에 또 한 번 알코올을 더하면 아세탈이 만들어진다.[11] 반응이 복잡하고, 꽤 높은 수준의 유기화학을 배우는 사람이 아니라면 굳이 다룰 일이 없기 때문에 반응을 세부로 다루지는 않겠지만, 이 반응을 굳이 항목으로 넣은 것은 아세탈 그룹의 중요성 때문이다. 알데하이드기는 유기 반응중에 강한 친핵체와 반응을 일으키는데, 이런 반응을 원치 않는 경우에 알데하이드기를 아세탈기로 바꿔주면 아세탈기의 안정성 덕분에 강한 염기성이나 친핵성 물질과 함께 있어도 반응을 일으키지 않는다. 알데하이드기를 지키기 위해 사용되는 게 아세탈기의 주요 목적 중 하나.[12]
1.1.4. 친핵성 아실 치환
알코올은 카보닐기 (C=O)에 수소, 탄소, 산소가 아닌 다른 원소가 달린 아실 화합물과 친핵성 아실 치환 반응을 일으킨다. 카보닐기를 가진 알데하이드와 케톤과는 반응하지 않는데, 그 이유는 알데하이드와 케톤에 달린 수소, 또는 알킬기는 좋은 이탈기가 아니기 때문이다.[13] 아실 화합물은 대체적으로 RCOX[14] 형태를 지니고, X가 이탈하면서 친핵체가 붙기 때문에 친핵체 아실 치환반응이라 불리운다.
반응은 산성과 염기성 모두 진행이 가능하지만, 산성에서 진행하는 경우가 많기 때문에, 산성에서의 세부적인 반응을 살펴보자면:
- RCOX의 산소가 산성의 환경으로부터 수소를 넘겨받아 RCO+HX가 된다. 이렇게 됨으로써, 카보닐기의 탄소는 전자구름을 산소에게 제공해야만하고, 카보닐기는 친핵체의 공격을 받기 쉬운 상태가 된다.
- 두 번째 단계에선 친핵체가 카보닐기의 탄소를 공격함과 동시에, 카보닐기의 C=O 이중 결합이 깨지면서 4방면체의 중간체가 된다.[15] 알코올R'OH가 친핵체일 때 생기는 중간체는 RCX(OH)OHR'의 형태가 된다.
- 세 번째 단계에선 이탈기 X가 알코올의 수산화기의 산소에 붙은 수소와 공유 결합을 이루는 동시에, 수산화기의 수소와 산소 사이의 결합이 깨진다.
- 네 번째 단계에서는 탄소와 이탈기 X의 공유 결합이 깨지고, 원래 카보닐기의 붙어있던 산소가 다시 탄소와 이중 결합을 이루면서 이탈기 X는 수소와 함께 H-X의 형태로 화합물에서 이탈한다.
- 다섯 번째 단계에서는 카보닐기에 붙어있던 수소가 다시 산성의 환경으로 돌아간다.[16] 새로 만들어진 화합물은 RCOOR'의 형태를 띠며, 에스터의 일종이 된다.
1.1.5. 제거 반응
1.2. 표기
'알콜'이라 표기되는 경우도 있는데, '알코올'이 표준 표기다. 현재 외국어표기법에서는 장모음 표기를 허용하지 않고 줄여서 쓰기 때문에[17] 알코올의 경우에도 알콜로 줄이는 것이 맞는다고 생각할 수 있으나, 영어 표기 alcohol을 보면 알듯이 이 경우에는 h가 묵음이 된 형태이고 사실 영어에서도 alcohol의 발음은 '알커헐'에 가깝기 때문에 알코올로 표기하는 것이다. 때문에 옛날엔 '알코홀'로 표기한 경우도 많았다. 알코올 혹은 알코올이라고 표기하는건 h발음이 묵음 처리되는 로망스어파 언어의 영향이며 프랑스어는 아예 h를 삭제한 alcool로 표기하고 발음에 필요없는 철자는 과감하게 빼버리기로 유명한 이탈리아어는 더 줄여 alcol로 표기한다.
2. 술의 다른 표현
영어 'alcohol'에는 술이라는 뜻이 있고 일상적으로도 많이 쓰인다. 대표적으로 알콜 중독이라고 하면 술 중독을 의미. 술에 든 알코올은 주로 에탄올이다. 옛적에 술 제조설비가 나빴을 때 제조된 술이나 밀주 같은 것은 메탄올이 많이 끼어 들어가는 경우가 있다. 메탄올도 일단 알코올이고 사람이 마시면 취하는 것은 마찬가지지만 인체에는 대단히 해로워서 마시면 눈이 안보이거나 다시는 영영 일어나지 못하고 무덤에 묻히게 되는 경우가 다반사이다.[18][19]
술의 주성분이라서 그런지 간과하는 사람이 많은데 '''세계보건기구 지정 1군 발암물질'''이다.
물론 이 말을 규제법에 집어넣었다간 다른 알코올마저 휘말리는 참사가 일어날 수 있다. 당장 그렇게 되어 심각한 문제가 생긴 법안이 있었다. 알코올로 분류되는 화학물질은 생각보다 많고, '주세법에 따른 주류'라는 표현이 훨씬 명확하니 이것으로 대체할 수 있다.
소련 시대의 러시아에서 1980년대 중후반에 음주규제가 강화되어 보드카를 마음대로 살 수 없게 되었는데 공업용 알코올을 술 대신 마시는 경우도 종종 있었다. 남자다움의 상징처럼 여기기도 했다고. 술잔에 따라놓고 불을 붙이면 처음에는 불이 붉은색으로 타오르는데, 좀 기다려서 불이 파란색으로 변하면 불을 끄고서 마셨다고 한다. 물론 그 과정을 참지 못해서 사망하거나 실명하는 경우도 종종 벌어졌다. 꼭 공업용이 아니더라도 순도 높은 보드카라면 비슷하게 할 수 있다.
3. 유틸리티 소프트웨어
Alcohol 120%[20]
Alcohol 52%[21] Free Edition
주로 CD 이미지 파일을 만들거나 읽기 위해 사용한다. 보통의 압축 프로그램으로 막무가내로 만드는 이미지파일과 달리 다양한 형식을 지원한다. 전용 확장자로 .isz가 있는데, 이게 알코올 없이는 여는 것 조차 안된다. 알코올 깔기 귀찮은 사람들은 iso변환 프로그램으로 컨버팅해주자.
2018년 01월 현재 최신 버전은 2.0.3.10121이며, V3Lite를 사용하고 있다면 실시간 감시를 끄고 알코올 설치폴더를 검사 예외 항목으로 지정해두자. 알코올 실행파일을 '''바이러스로 오진'''하는 경우가 있다.
다만 프리 에디션 사용 시 '''무조건 광고 프로그램이라 쓰고 악성코드라 읽는 것을 깔라고 강요'''하므로 사용시 주의를 요한다. 설치 시에 체크가 기본으로 걸린 것도 모자라서 심지어 해제도 안 되는 데다 설치 후 악성 프로그램만 따로 삭제하려고 하면 '''알코올 본체까지 날아간다.''' 방법이 있긴 한데 다운로더에서[22] 알코올 인스톨러를 받고 난 후 이때 네트워크 연결을 해제한 후 인스톨러 실행, 체크 표시가 되어있긴 하지만 네트워크에 연결되지 않은 상태에서는 설치되지 않는다. 다만 설치 완료하고 알코올 실행 후 가상 뭐시기 창이 없어질 때까지 네트워크 연결을 하면 안 된다. 중간에 연결하면 문제의 악성 프로그램이 설치되어 버리기 때문.
아니면 샌드박스를 쓰는것도 좋다.
이 글도 참고해보도록 하자.#
[1] OH기는 염기성 분자에 있는 다른 OH기와는 달리 이온화되거나 양성자를 가져오지 않는다. 정확히 말하면 이런 경향이 물보다 약하다. 물이 가장 단순한 알코올이라는 말이 있으나 물에는 탄소가 없으므로 탄화수소가 아니라서 알코올이 아니다.[2] 메탄올, 에탄올.[3] 메틸 알코올, 에틸 알코올.[4] (O)라는 표현은 산화제가 제공하는 산소를 의미한다.[5] PDC의 경우, 반응성이 PCC에 비해 조금 더 좋아서, 알데하이드로 변환하고 끝내는 게 아니라, 일부를 카복실산으로 산화시키기도 한다.[6] 하지만 다이크로뮴산 칼륨과 과망가니즈산 칼륨의 경우 산화가 매우 빨리 진행되기 때문에, 주의를 요할 것.[7] 산에서 나오는 수소가 물과 결합해서 만들어진 하이드로늄 이온이다. 편하게 H+라고 주로 표기하기는 하지만, 엄밀하게 따지자면 산에서 나오는 수소는 따로 존재하지 않고, 물과 결합해서 하이드로늄 이온을 이룬다.[8] 양전하를 띄는 원소를 정확하게 나타내기 위해 탄소에 +를 붙혔다. 이후에 나올 이온들에도 전하를 지닌 원소에다가 표시를 할 것.[9] 알킬기는 주변의 원자가 전자가 부족할 시 전자구름을 제공할 수 있는 Electron Donating Group에 속하는데, 3차 탄소양이온은 탄소양이온을 이루는 탄소 주변에 알킬기가 3개가 있어서 제일 많은 전자구름을 제공받아 안정성이 2차나 1차 탄소양이온에 비해 훨씬 뛰어나다.[10] 이 중간 단계에 분자가 2개, 옥소늄이온이 있는 알코올과 친핵체인 할로겐이온이 동시에 반응을 일으키기 때문에 2분자적 친핵 치환반응이라 이름 붙었다.[추가바람] [11] 알데하이드소속의 아세탈과는 다르다.[12] 아세탈기를 묽은 염산과 함께 가열하면 다시 알데하이드와 알코올을 가수반응을 통해 얻을 수 있기 때문에 알데하이드기의 손실은 없다.[13] 반대로 아실기에 달린 할로겐원소들, 아마이드등은 매우 좋은 이탈기기 때문에, 카보닐기에 친핵체가 반응할 때 수월하게 이탈을 한다.[14] X는 위에서 말한 쉽게 떠날 수 있는 이탈기를 의미한다. 대표적인 예로는 할로겐, 아마이드, 티오에스테르 (thioester)의 황과 연결된 그룹이 있다.[15] 원래 카보닐기를 가진 화합물들은 삼각 평면의 형태이다.[16] 이 때문에 친핵성 아실 치환을 진행할 때 산이 촉매 역할을 한다고 한다.[17] 예전에 장모음을 구분해서 표기하던 시절에는 괴상한 표기가 많았다. 예를 들어 뉴질랜드, 뉴욕은 당시 표기법으로 뉴우지일랜드, 뉴우요오크였다.[18] 실제로 마을에서 메탄올이 들어간 밀주를 돌려마시다 단체로 죽은 사건이 세계에서 종종 발생한다. 그리스 등의 관광지에서도 일부 악성 업자들이(주로 현지 마피아) 고급 주류에 에탄올을 섞으면서 함께 섞인 메탄올 때문에 실명한 사례가 종종 보고된다.[19] 메탄올은 CH3OH, 에탄올은 C2H5OH이다. 잘 구분하자.[20] 알코올 소프트 11주년 기념으로 120%도 프리 에디션이 등장했다. 개인사용자만 무료다.[21] 이것도 원래 유료였다.[22] 이것도 중간에 뭔가를 설치하라는 게 뜬다. 이쪽은 스킵이 되지만.