뷰테인은 4개의 탄소 원자를 가진 알케인으로, 상온에서 기체 상태로 존재하는 무색 무취의 가연성 물질이다. 1849년 에드워드 프랭클랜드에 의해 처음 합성되었으며, 1864년 에드먼드 로널즈가 원유에서 발견하고 그 성질을 기술했다. 뷰테인은 노말 뷰테인과 아이소뷰테인 두 가지 이성질체를 가지며, 가솔린 혼합, 연료 가스, 에어로졸 추진제, 냉매, 라이터 연료 등 다양한 용도로 사용된다. 뷰테인 흡입은 졸림, 질식, 부정맥 등을 유발하며, 심각한 경우 사망에 이를 수 있다.
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알케인 - 등유 등유는 석유 분별 증류로 얻는 탄화수소 혼합물로, 연료, 용매, 제트 연료 등으로 사용되며, 흡입 시 치명적일 수 있고, 세계보건기구는 유해한 미세먼지 배출을 이유로 가정용 사용 중단을 권고한다.
알케인 - 프로페인 프로페인은 상온에서 무색 기체로 존재하며 가스 연료 및 액화 석유 가스의 원료로 사용되고, 가연성이 높아 폭발 위험이 있으므로 취급에 주의해야 한다.
연료 - 주유소 주유소는 자동차 연료를 공급하는 시설로, 1888년 독일에서 시작되어 자동차 대중화와 함께 발전했으며, 현재는 연료 외 다양한 서비스와 편의시설을 제공하지만 전기차 보급 및 환경 규제로 인해 감소 추세에 있다.
연료 - 헥사메틸렌테트라민 헥사메틸렌테트라민은 포름알데히드와 암모니아 반응으로 생성되는 유기 화합물로, 페놀 수지 경화제, 요로 방부제, 폭약 제조 원료, 고체 연료, 유기 합성 시약 등 다양한 용도로 사용되지만, 식품 첨가물 사용은 국가별로 다르며 환경 및 건강에 대한 우려도 있다.
냉매 - 수소 수소는 원자 번호 1번의 화학 원소로 우주에서 가장 풍부하며, 양자역학 발전에 기여했고, 다양한 동위원소를 가지며, 산업적으로 생산되어 여러 분야에 활용되지만, 폭발성과 저장·운송의 어려움으로 안전 관리 및 효율적인 저장 기술 개발이 필요하다.
냉매 - 네온 네온은 그리스어에서 유래된 무색, 무취, 무미의 비활성 기체로, 저압 방전 시 밝은 붉은색을 내며 네온사인, 레이저, 냉매 등으로 사용된다.
에드워드 프랭클랜드는 1849년 아이오딘화 에틸과 아연을 반응시켜 뷰테인을 처음 합성하였다. 그러나 그는 에틸 라디칼이 이량체화된다는 사실을 알지 못해, 생성된 물질을 정확하게 식별하지 못했다.[7]
1864년 에드먼드 로널즈는 원유에서 뷰테인을 발견하고 그 성질을 처음으로 기술하였다.[8][9] 그는 당시 알려져 있던 뷰티르산의 이름을 따서 "뷰틸의 수소화물"이라고 명명했다.[10] 1860년대에는 "뷰틸 수소화물"[12], "테트릴의 수소화물"[13], "테트릴 수소화물"[14], "다이에틸" 또는 "에틸 에틸리드"[15] 등 다른 이름들이 사용되었다. 아우구스트 빌헬름 폰 호프만은 1866년 체계적인 명명법에서 "쿼테인"이라는 이름을 제안했으며,[2] 현대적인 이름(뷰테인)은 1874년경 독일어에서 영어로 도입되었다.[16]
1910년대 이전까지 뷰테인은 실용적으로 많이 사용되지 않았다. W. 스넬링이 뷰테인과 프로페인을 휘발유의 성분으로 확인하면서 널리 사용되기 시작하였다. 그는 이 물질들을 냉각하면 부피가 감소된 액체 상태로 가압 용기에 저장할 수 있다는 것을 발견했다. 1911년, 스넬링의 액화 석유 가스가 대중에게 공개되었고, 혼합물을 생산하는 그의 방법은 1913년에 특허를 받았다.[17] 뷰테인은 21세기에 가장 많이 생산되는 산업 화학 물질 중 하나이며, 매년 약 약 362.9억kg~약 408.2억kg (미국 4000만ton, 3600만ton)가 미국에서 생산된다.[18]
모든 탄화수소와 마찬가지로, ''n''-뷰테인은 자유 라디칼 염소화 반응을 거쳐 1-클로로뷰테인과 2-클로로뷰테인, 그리고 더 고도로 염소화된 유도체를 생성한다. 염소화 반응의 상대적인 속도는 두 종류의 C-H 결합에 대한 서로 다른 결합 해리 에너지(각각 425 및 411 kJ/mol)에 의해 부분적으로 설명된다.[45]
5. 용도
일반 뷰테인은 가솔린 혼합, 연료 가스, 향 추출 용매로 단독으로 또는 프로페인과 혼합하여 사용되며, 에틸렌 및 부타디엔 제조의 원료로 사용된다. 아이소뷰테인은 주로 정유 공장에서 자동차 가솔린의 옥탄가를 높이는 데 사용된다.[21][22][23][24]
프로페인 등 다른 탄화수소와 혼합하면 액화 석유 가스(LPG)가 된다. 대한민국에서는 LPG 자동차 연료(오토 가스)의 주요 성분으로 사용되며, 겨울철 등 한랭기를 제외하고 뷰테인과 프로페인의 비율은 8:2이다. 뷰테인은 탈취제와 같은 에어로졸 스프레이의 추진제로도 사용된다.[27]
뷰테인을 추진제로 사용할 수 있는 에어로졸 스프레이 캔
순수 뷰테인, 특히 아이소뷰테인은 냉매로 사용되며, 오존층 파괴 물질인 할로메탄을 냉장고, 냉동고 및 에어컨 시스템에서 대부분 대체했다. 뷰테인의 작동 압력은 디클로로디플루오로메탄(R-12)과 같은 할로메탄의 작동 압력보다 낮다.
뷰테인은 일반 라이터나 뷰테인 토치의 연료로 사용되며, 요리, 바비큐 및 캠핑용 스토브의 연료로 병에 담겨 판매된다.
한랭지에서는 뷰테인 용기가 기화되지 않는 경우가 있어 프로페인이나 아이소뷰테인을 혼합하여 사용한다.
6. 인체에의 영향
뷰테인의 흡입은 졸림, 질식, 부정맥, 동상을 일으킬 수 있으며, 심한 경우 빠른 시간 안에 사망에 이르게 할 수 있다. 뷰테인을 사람 목에 직접 뿌리면 뷰테인 액체의 부피가 증가하면서 성문경련을 일으키기도 한다.[34]
2010년 ISCD 연구에서 약물 유해성 전문가들의 진술을 바탕으로 다양한 약물(합법 및 불법)의 순위를 매긴 표. 뷰테인은 전체적으로 14번째로 위험한 약물로 밝혀졌다.
뷰테인 흡입은 행복감, 졸음, 의식 불명, 질식, 심장 부정맥, 혈압 변동, 일시적인 기억 상실 등을 유발할 수 있으며, 직접 고압 용기에서 오용할 경우 질식 및 심실 세동으로 인한 사망을 초래할 수 있다. 뷰테인은 혈액에 들어가 몇 초 안에 중독을 일으킨다.[35] 뷰테인은 영국에서 가장 흔하게 오용되는 휘발성 물질이며, 2000년 용제 관련 사망의 52%를 차지했다.[36] 뷰테인을 목에 직접 분사하면 액체 제트가 -20°C까지 빠르게 냉각되어 팽창하면서 장기간 후두경련을 일으킬 수 있다.[37] 1970년 Bass에 의해 처음 기술된 급성 흡입사 증후군[38]은 용제 관련 사망의 가장 흔한 단일 원인으로, 알려진 치명적 사례의 55%를 차지한다.[37]
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