황화수소는 황과 수소로 이루어진 화합물이다. 체계명은 Hydrogen sulfide이며 분자식은 H2S이다. 자연에서는 화산 가스나 광천수에도 포함되어 있으며, 황을 포함한 단백질의 부패로도 발생한다.
황화수소 성질
상온에서는 무색 기체로 존재한다. 특유의 달걀 썩는 냄새가 나며, 유독성이다. 가죽, 석유, 원유, 고무, 오수, 섬유 물질을 처리하는 과정에서 유황을 함유한 유기물이 분해될 때 발생하며, 하수구, 축사, 맨홀 등과 같이 밀폐된 공간에서 발생한다.
산업현장에서 황화수소는 일산화탄소 다음으로 산업 근로자들이 자주 노출되는 것으로 알려져 있다.
녹는점은 -82.9도씨, 끓는점은 -59.6도씨이다.
임계온도는 100.5도씨, 임계 압력은 89 atm이다.
황화수소는 에탄올, 이황화탄소 등에 녹는다. 비중은 공기가 1일 때 1.1895로 공기보다 무겁다.
화학적 성질
공기 중에서는 청색 불꽃을 내면서 타는데 이때 이산화 황이 된다. 400도씨에서 분해되고 1700도씨에서는 완전히 성분 원소로 분해된다.
플루오린, 염소, 브로민, 아이오딘과 반응하여 각 원소에 해당하는 할로겐산을 만든다. 은, 납 구리, 망가니즈와 같은 중금속과 반응하여 금속 황화물을 만든다. 그래서 금속을 분리하는 목적으로 황화수소가 사용된다.
세부적 참고 사항
플루오린
플루오르 또는 불소는 할로젠에 속하는 화학 원소로 기호는 F, 원자 번호는 9이다. 플루오린 분자는 상온에서 옅은 황록색 기체로, 다른 할로젠 원소와 마찬가지로 맹독물이다.
염소
할로젠에 속하는 화학 원소로 기호는 CI이고, 원자 번호는 17이다. 염화 이온(CI)은 소금의 주요 성분으로, 자연계에 널리 분포하며 특히 생명에게 필수적이다.
성질은 황록색 기체로 불쾌한 냄새가 있고 공기보다 2.5배 무겁다. 염소 용액은 산화제, 표백제, 살균제 등으로 쓰인다.
브로민
할로젠에 속하는 화학 원소로 원소 기호는 Br, 원자 번호는 35이다. 독한 냄새가 난다 하여 취소라고도 한다. 실온에서 적갈색의 휘발성 액체로, 반응성은 염소와 아이오딘의 중간 정도이다.
아이오딘
원소 기호 I이며, 원자 번호는 53인 화학원소이다. 요오드 또는 옥도, 옥소라고도 한다. 안정 할로젠 중 가장 무거운 원소로, 표준 온도 압력에서 금속광택이 있는 검보라색 고체이며, 승화하면서 보라색 기체가 나온다.
아이오딘은 인체에 필요한 미량의 원소 중 원자 번호가 가장 높은 원소이다. 신체 내의 물질대사를 촉진하는 티록신의 합성에 이용된다. 티록신은 포도당의 분해를 촉진하고 체온을 높이며, 유아의 신경 세포 분화와 성숙에 관여하며 성장에도 관여하는 등 중요한 호르몬이다. 갑상선을 자극하는 자가 면역 항체로 인해서 티록신이 과량 분비될 수 있다.
한편 이 티록신이 과량 분비되면 안구의 돌출, 체중 감소 등을 주요 증세로 하는 바제도병(그레이브스병)이 발생한다. 바제도병을 치료하기 위해서는 방사능 아이오딘을 내복하게 하며, 심한 경우에는 갑상선의 일부를 절제하는데 젊은 여성들에게는 불임의 위험이 있어 방사능 요법을 적용하지 않는다.
황화수소 용도
황화나트륨이나 수황화 나트륨과 같은 황화물의 합성 / 황을 가진 유기물의 원료 / 고압 윤활제의 원료 / 분석 화학에서의 시약으로 이용된다.
안전성 문제
황화수소는 강한 독성을 가지고 있기 때문에 반드시 주의해야 한다. 특히 황화수소는 발화점이 260도씨로 낮고, 발화 범위가 부피 백분율로 4.3~44%로 넓기 때문에 폭발에 주의해야 한다.
황화수소에 노출됐을 경우
섭취 시, 점막을 자극하여 타액분비 과다와 함께 타는듯한 느낌을 일으킨다. 위장에 자극을 줄 수 있다.
흡입 시, 혈액의 효소와 반응하여 세포 호흡을 방해하며 폐의 마비, 갑작스러운 쓰러짐, 사망을 일으킬 수 있을 정도로 위험하다.
저농도(15~50ppm)에서 지속적인 노출이 이루어졌을 경우는 점막에 자극을 주고, 두통, 어지러움, 구역질을 유발한다.
고농도(200~300ppm)에서는 질식으로 혼수상태를 일으키거나 의식을 잃게 된다. 700pp 이상에서 30분 이상 노출 시 치명적일 수 있다.
황화수소의 세부적인 독성은 노출 농도와 시간에 따라 다양한 임상양상을 나타낸다.
주로 산소에 민감한 장기에 작용하며 농도에 따른 세부적인 사항은 다음과 같다.
0.02~0.03ppm(parts per million): 냄새는 맡을 수 있다.
50ppm 이상: 안구 결막 자극이 발생하여 각막 상피의 부종과 작은 수포가 생겨 일시적인 시야장애가 발생할 수 있다.
100~200ppm: 후각신경을 마비시켜 냄새를 맡을 수 없게 된다. 그 때문에 이 정도의 황화수소에 노출된 사람들은 독성가스가 없어졌다고 생각할 수 있는데 지속적인 노출은 결국 심각한 독성을 유발하게 되어 영구적 후각 마비 증상이 생길 수 있다.
250~500ppm: 안구 점막 조직과 마찬가지로 폐의 점막에도 자극을 줄 수 있다. 황화수소는 상대적으로 용해도가 낮아 호흡기의 깊은 부위까지 들어가 폐포의 손상을 일으킨다. 이로 인해 급성 폐부종이 발생한다. 다행인 건, 폐점막의 자극은 폐포 내피의 기저막 파괴를 유발하지 않기 때문에 적절한 치료를 받으면 좋은 예후를 기대해 볼 수 있다.
500~700pp: 노출이 지속할 경우에는 기억상실과 일시적 의식소실의 발생 후 정상 의식으로 회복 가능한 녹다운(knock down)이라는 현상이 발생한다. 이는 황화수소 중추성 독성으로 인해 발생한다. 대부분의 환자는 의식이 돌아오나, 이차적인 외상성 뇌손상으로 인해 영구적 후유증을 유발할 수 있다. 또한 노출 시간이 긴 경우에는 호흡근 마비로 인한 저산소성 뇌손상이 발생할 수 있다.
1,000ppm 이상: 1번의 호흡으로도 횡격막 마비가 발생하여 수분 내 사망의 가능성이 높다.
5,000ppm 이상: 즉사의 가능성이 있다.
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