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전이금속과 N2O의 결합과 활성화-최근의 기구론적 고찰

전문가 제언: ○ 일산화이질소, N2O는 달콤한 냄새가 나는 ‘웃음 가스’로 알려져 있고 마취제로서 외과나 치과적으로 이용한다. 그러나 마취제로서 중독성이 있는 것으로 알려져 있다. 열역학적으로는 좋은 산화제로서 산소를 대신한 연소 보조제로 사용하나 반응속도론 적으로는 불활성이어서 비교적 반응성이 낮은 안정한 중성 기체이다. N2O는 질산암모늄을 열분해 시켜 합성한다. 용융상태의 질산암모늄을 약 280℃까지 가열하여 얻는다.

○ N2O는 지구상의 질소 순환계에서 생물학적인 질소화 작용과 탈질소화 과정에 의해서 대기 중의 농도 수준이 조절된다. 그러나 인위적인 배출원 때문에 지난 10여 년 동안 대기 중의 N2O 농도는 천천히 그러나 꾸준히 증가하고 있다. N2O의 농도는 일 년에 체적 당 0.5~0.9ppb씩 증가하고 현재는 300ppb에 이르는 것으로 추산하고 있다. N2O의 인위적인 배출원은 화석연료의 연소, 생물자원의 연소, 화학비료 등이다.

○ N2O는 대기 중에서 적외선을 흡수하고 방출하면서 약 150년 동안 지속한다. 그래서 CO2보다 약 300배 더 강한 온난화 잠재력을 가진 온실가스로서 알려져 있다. 또한 N2O는 성층권의 오존을 파괴시키는 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 최근에 이와 같이 N2O의 대기 환경에 미치는 영향이 알려지면서 N2O의 화학적 특성에 관한 이론 및 실험적 연구가 활발히 진행되어 왔다. 특히 N2O를 분해 감축하는 방법에 관한 연구가 광범위한 관심을 끌어오고 있다.

○ 이 논문은 지난 10년간 이루어진 금속착물의 중심금속에서의 N2O 반응성에 관한 연구를 요약 종합하고 있다. 연구내용들은 기체 상태에서 고체에 지지된 촉매, 효소에서의 반응, 용액에 녹아있는 금속착물에서의 반응 등 여러 가지 다른 환경과 조건에서 이루어진 결과들이다.

○ 여기에서 제시한 금속 중심에서의 N2O의 분해 메커니즘, 예측되는 중간체와 그 구조, 금속-N2O 첨가생성물의 기하학적 구조 및 금속-N2O 배위에 대한 전자효과 등은 앞으로 N2O에 관한 연구의 방법 및 방향을 제시해 줄 것이다.

저자: William B. Tolman
자료유형: 학술정보