요소 (화합물)

요소 (영어: urea) 또는 카바마이드 (영어: carbamide)는 화학식 CO(NH₂)₂를 가지는 유기 화합물이다. 포유류를 비롯한 많은 동물의 소변에서 발견되며, 단백질 대사의 최종 산물 중 하나이다. 요소는 무색, 무취의 결정성 고체이며, 물에 잘 녹는다.

개요

요소는 1773년 프랑스의 화학자 힐레르 마랭 루엘 (Hilaire Rouelle)에 의해 처음으로 소변에서 분리되었다. 1828년에는 독일의 화학자 프리드리히 뵐러 (Friedrich Wöhler)가 무기물로부터 요소를 합성하는 데 성공하여, 유기화학의 발전에 중요한 계기가 되었다. 이는 생명체의 고유한 힘 (vital force) 없이도 유기 화합물을 만들 수 있음을 증명한 것이다.

성질

• 물리적 성질: 요소는 무색, 무취의 결정성 고체이며, 녹는점은 132.7 °C이다. 물, 에탄올, 메탄올에 잘 녹지만 에테르에는 잘 녹지 않는다.
• 화학적 성질: 요소는 약염기성을 띠며, 다양한 화학 반응에 참여한다. 가열하면 암모니아를 방출하면서 분해되며, 강산 또는 강염기와 반응하여 염을 형성한다.

제조

요소는 주로 암모니아와 이산화탄소의 반응을 통해 대량 생산된다. 산업적으로는 보슈-메이저 (Bosch-Meiser) 공정이라고 알려진 고온, 고압 조건에서 암모니아와 이산화탄소를 반응시켜 카바민산 암모늄을 생성하고, 이를 탈수하여 요소를 얻는다.

용도

• 비료: 요소는 질소 함량이 높아 질소 비료로 널리 사용된다. 토양에서 분해되어 식물의 성장에 필요한 질소를 공급한다.
• 사료: 동물 사료에 첨가되어 단백질 공급원으로 사용된다.
• 화학 산업: 요소는 플라스틱, 접착제, 수지, 의약품 등 다양한 화학 제품의 제조에 사용된다. 요소-포름알데히드 수지는 가구, 건축 자재 등에 사용된다.
• 탈질 설비: 요소는 디젤 엔진 등에서 발생하는 질소산화물을 제거하는 탈질 설비에 사용된다. 암모니아를 생성하여 질소산화물을 질소와 물로 환원시킨다.
• 화장품: 보습 효과가 있어 화장품의 성분으로 사용된다.
• 실험실 시약: 생화학 실험 등에서 단백질 변성제로 사용되기도 한다.

안전성

요소는 일반적으로 안전한 물질로 간주되지만, 과도하게 섭취할 경우 건강에 해로울 수 있다. 또한, 요소가 분해되어 생성되는 암모니아는 독성이 있으므로 주의해야 한다.