트라이메틸알루미늄(TMA) 144g이 물과 반응할 때 생성되는 메테인(CH₄)의 몰수는? (TMA의 분자량은 72g/mol)

TMA와 물의 반응식은 (CH₃)₃Al+3H₂O→Al(OH)₃+3CH₄이며, TMA와 메테인의 몰수비는 1:3이다. TMA 144g÷72g/mol=2mol이므로 생성되는 메테인은 2×3=6mol이다. 몰수비를 1:1이나 1:2로 쓰거나 계수를 잘못 더하면 다른 값이 나온다.
[근거 조문] (CH₃)₃Al+3H₂O→Al(OH)₃+3CH₄, 몰수비 1:3

트라이메틸알루미늄(TMA)과 물의 반응은 메틸알루미녹세인(MAO) 합성의 핵심 단계이며, 이 과정에서 메테인(CH₄)이 방출됩니다. 문제에서 요구하는 것은 화학양론(stoichiometry) 계산입니다.

TMA의 화학식은 Al(CH₃)₃이며, 물과 반응하면 각 메틸기(-CH₃) 하나가 물의 수소와 결합하여 메테인 한 분자를 생성합니다. 반응식을 단순화하면 다음과 같습니다.

Al(CH₃)₃ + 3H₂O → Al(OH)₃ + 3CH₄

즉, TMA 1몰당 메테인 3몰이 생성됩니다.

문제에서 TMA의 질량은 144g, 분자량은 72g/mol로 주어졌으므로 TMA의 몰수는 다음과 같습니다.

144g ÷ 72g/mol = 2mol

TMA 1몰에서 메테인 3몰이 나오므로, TMA 2몰에서는 메테인 6mol이 생성됩니다.

핵심! TMA 1몰에는 메틸기(-CH₃)가 3개 존재하고, 각 메틸기가 메테인으로 전환되므로 몰수 비율은 항상 TMA : CH₄ = 1 : 3입니다. 질량을 몰수로 환산한 뒤 이 비율을 곱하는 계산 순서가 국시 화학 문항에서 자주 출제됩니다.

혼동 주의! TMA의 분자량 72g/mol은 Al(27) + C(12×3) + H(1×9)로 계산됩니다. 문제에서 144g을 제시한 것은 TMA가 정확히 2몰이 되도록 설정한 것이며, 만약 3몰의 물과 반응한다는 조건을 보고 메테인도 3몰이라고 단정하면 오답이 됩니다. 반응물의 몰수와 생성물의 몰수는 화학양론 계수에 따라 달라진다는 점을 구분해야 합니다.