요소 (화합물)

요소(尿素, urea)

요소(尿素, urea)는 CO(NH₂)₂을 화학식으로 가지는 유기화합물이다. 인간이 처음으로 무기화합물로부터 요소를 합성했기 때문에 유기화학 역사상 중요한 물질이다.

개요

요소는 조류, 파충류 이외의 육서 척추동물 및 연골 어류의 질소대사에서 최종생성물로서 동물의 오줌(뇨)으로 배설되는 물질이기 때문에 이 이름이 붙은 것이다. 독일의 프리드리히 뵐러(Friedrich Wöhler)가 1828년 시안산암모늄을 가열하여 요소를 얻은 것이 인공적으로 요소를 만든 최초의 일이며, 무기물로부터 유기물을 인공적으로 만들 수 있다는 것을 최초로 보여 준 일로서도 유명하다. 이후 여러 가지 합성법이 연구되었으나, 실제로 공업화된 방법으로는 석회질소를 가수분해시키는 방법과 암모니아와 탄산가스로부터 합성하는 방법을 들 수 있다.

요소는 고체비료 가운데 질소의 함량이 가장 높아(46.6%) 포장비와 운송비가 가장 저렴한 편이다. 또한, 질산암모늄(질안)과 같은 폭발의 위험성도 없고, 황산근이 들어 있지 않으며, 유실되는 양이 적어 논토양에도 알맞고, 거의 모든 농작물에 대하여 우수한 효과를 거둘 수 있는 좋은 비료이다. 제조방법이 점차 개량되고 대규모 생산에 따라 생산단가가 저하되어 세계적으로 수요가 가장 많은 질소비료의 한 종류가 되었다.

성질

순수한 요소는 무색 · 주상의 결정이며, 물에는 비교적 잘 녹고 약간 짠맛을 띤다. 산 또는 알칼리와 가열하면 분해되어 CO₂와 NH₄가 된다. 요소 자체로서는 토양에 흡착되는 양이 토양의 종류에 따라 달라 교질물이 많은 토양에서 비교적 많고 사질토양에서는 적으며 씻겨 나가기 쉽다.

요소는 토양 중에서 요소분해효소(urease)의 작용으로 탄산암모늄, 또는 탄산수소암모늄으로 쉽게 변한다. 이러한 암모니아화 작용은 사질토에서 느리고 점토함량이 증가할수록 분해가 빠르며 식질토양에서 가장 빠르게 변한다. 포장에서 암모늄화 작용은 겨울(10℃)에는 1~2주, 여름(30℃)에는 2~3일이면 종료된다.

요소는 암모늄화 작용에 의하여 탄산암모늄 또는 탄산수소암모늄으로 변하며 이것은 암모늄이온(NH₄⁺)으로 해리하여 토양 교질물에 흡착되므로 논에서도 쉽게 용탈되지 않는다. 암모늄이온은 질산화 작용에 의하여 질산태 질소로 산화된다. 요소가 암모늄을 거쳐 질산으로 변하는 속도는 황산암모늄이나 염화암모늄에 비해 빠르다. 시비한 곳 가까이에는 암모니아에 의하여 국부적으로 pH가 높아지게 되고 아질산이 집적되어 장해가 나타나기도 한다.

요소는 또한 조건에 따라 암모니아로 휘산되어 질소의 손실을 가져오며, 가스상의 암모니아가 작물의 발아나 초기생육에 대하여 해를 끼치는 경우가 있다. 그러나, 요소는 화학적으로나 생리적으로 중성비료이며, 토양염기의 용탈은 황산암모늄(유안)이나 염화암모늄(염안)에 비하여 덜하다.

용도

포름알데히드(HCHO)와 반응하여 요소 수지를 만드는데 사용할 수 있다. 또한 고농도의 수용액은 단백질과 핵산을 변형시키는데 사용된다.

물과 혼합하면 흡열반응이 일어난다. 질산 암모늄과 요소가 혼합된 분말과 물이 들어가 있는 팩을 같이 넣어 냉각팩을 만드는 데 사용할 수 있다. 피부학에서는 요소의 수분 공급 효과로 로션에도 사용한다. 디젤 엔진의 질소 산화물 절감을 위해 표준화된 농도의 요소수도 쓰인다.

참고자료

• 〈요소 (화학)〉, 《위키백과》
• 〈요소〉, 《토양사전》

같이 보기

• 요소수
• 유기 화합물
• 요소

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