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사이안화수소가 알데하이드와 케톤의 카보닐기에 첨가되는 반응은 가역반응으로 사이아노하이드린을 생성한다. 이 화합물은 같은 탄소에 하이드록시기와 사이아노기가 결합되어 있다. 이 때 염기 촉매가 필요하다. 예를 들면 사이안화수소의 탄소에는 비공유전자쌍이 없으므로 탄소 친핵체의 역할을 할 수 없다. 그러나 염기 촉매 하에서는 사이안화수소가 사이안화 이온으로 전환되므로 탄소 친핵체로 작용할 수 있다.

사이아노하이드린의 화학은 코루구타 곤충류의 방어 시스템에서 중추적인 역할을 한다. 노래기는 딱정벌레가 사용하는 것과 유사한 2개의 방으로 된 샘으로부터 사이안화수소를 분비한다. 노래기는 벤즈알데하이드 사이아노하이드린을 저장하고 있다가 위협을 받게 되면 벤즈알데하이드와 사이안화수소로 분해하여 분비한다.

암모니아나 아민, 그리고 그 유도체는 질소 원자에 비공유전자쌍이 있으므로 카보닐 탄소 원자에 대해서 질소 친핵체로 작용한다. 예를 들어 1차 아민은 다음과 같이 반응한다. 첫 단계에서 생성되는 정사면체 화합물은 헤미아세탈과 유사하지만, 산소 원자 하나가 NH기로 바뀌어 있다. 이 첨가반응 생성물은 보통은 안정하지 않는데, 물이 제거되면서 탄소와 질소의 이중결합을 가진 생성물이 형성된다. 1차 아민과 반응하여 물 분자를 잃으면 이민을 생성한다.

이민은 카보닐 화합물과 유사하지만 산소와 NR로 바뀌어 있다. 이민은 생화학반응에서 중요한 중간체인데, 특히 카보닐 화합물은 대부분의 효소에 존재하는 자유 아미노기와 결합하는 반응에서 중요하다. 예를 들면 레티날은 단백질인 옵신과 이러한 방식으로 결합하여 로돕신을 형성한다. 

NH2기를 가지고 있는 암모니아 유도체는 1차 아민과 유사하게 카보닐 화합물과 반응하는데, 이들 반응에서 나타나는 특징으로 질소의 두 수소와 카보닐기의 산소가 제거되면서 물이 빠진다는 것에 주목하라.

알데하이드와 케톤은 각각 1차와 2차 알코올로 쉽게 환원된다. 환원은 여러가지 방법으로 일어나며, 가장 흔히 사용되는 시약으로 금속수소화물이 있다. 카보닐 화합물의 환원제로 가장 흔히 사용되는 금속수소화물은 수소화알루미늄리튬과 수소화붕소소듐이 있다. 금속 수소화물은 금속 양이온과 수소 음이온으로 편극화되어 있으므로 수소 이온이 카보닐기를 공격하며, 이 반응은 비가역적으로 일어난다.

저급 알코올은 대량으로 제조된다. 이들은 그 자체로도 사용되고 다른 가치 있는 화합물의 원료로도 사용된다. 메탄올은 한때 목재를 증류하여 얻었기 때문에 아직도 때로는 목정이라고 부른다. 그러나 요즘은 일산화탄소와 수소에서 제조한다. 미국에서 한 해에 생산되는 메탄올은 대략 53억리터. 그 대부분은 폼알데하이드와 다른 화학물질의 원료로 사용되고 일부는 용매와 부동액으로 사용된다.

메탄올은 매우 유독하여 인체에 들어가면 폼알데하이드로 산화되어 시력을 잃게 할 수도 있다. 메탄올의 산화로 생성된 폼알데하이드는 옵신에 결합하여 시각에 필요한 색소인 로돕신의 생성을 방해하여 시력을 잃게 한다. 에탄올은 다양한 원료에서 얻어지며, 미국에서 한 해에 생산되는 양은 340억 리터에 이른다.

에탄올은 사탕수수를 정제하고 남은 찌꺼기인 당밀을 발효하여 얻는다. 옥수수, 사탕무우, 곡류, 감자, 쌀 등의 녹말을 유사한 방법으로 발효하면 에탄올이 얻어지는데 이를 미정이라 부른다. 발효 이외에 에틸렌의 산촉매 수화반응으로도 에탄올을 제조할 수 있다. 황산이나 다른 산 촉매를 사용하는 이 방법으로 미국에서만 연간 6억 5천만 리터 이상의 에탄올이 생산되고 있다. 

보통 시판되고 있는 알코올은 95%의 에탄올과 5%의 물이 섞인 일정한 끓는점의 혼합물로서 증류를 하여도 더 이상 정제되지 않는다. 물을 제거하여 무수알코올을 얻으려면 생석회를 가하여 에탄올 속의 물과 반응시켜 수산화칼슘으로 분리해 내는데 에탄올은 반응하지 않는다. 

에탄올은 옛날부터 발효 음료의 성분으로 알려져 왔다. 미국에서 쓰이는 알코올성 음료의 도수로 프루프라는 것을 사용하는데 이것은 알코올 함량의 부피 퍼센트의 약 2배를 나타낸다. 예를 들어, 100프루프 위스키에는 50%의 에탄올이 들어있다. 

에탄올은 용매, 국소 살균제 그리고 에터와 에틸에스터의 원료로 사용된다. 에탄올은 가솔린과 섞은 혼합물로 만들어 연료로 사용되기도 한다. 2- 프로판올은 프로필렌을 산 촉매 하에서 수화시켜 제조된다. 이것은 연마용 알코올의 주 성분이며 여러 가정용 및 개인용 제품을 만드는 데에도 사용된다.

여러가지 증거에 따르면, 모든 치환반응은 친 전자체가 벤젠고리를 공격하면서 시작되는 것으로 알려져 있다. 구체적인 예로 염소화반응을 생각해보자. 벤젠과 염소의 반응은 촉매 없이는 매우 느리지만 촉매가 있을 경우에는 매우 빠르게 진행된다. 촉매는 어떤 역할을 하는가? 촉매는 루이스 산으로 작용하여 염소, 염소 결합을 편극화시켜 염소를 더 강한 친 전자체로 만들어준다.

왜 강한 친 전자체가 필요한지는 곧 알게 될 것이다. 친전자체는 벤젠고리의 탄소 원자 하나에 결합되는데, 이 때 파이구름의 두 파이전자를 이용하여 고리의 탄소 원자와 시그마결합을 만든다. 이 탄소 원자는 sp3 홍성으로 변한다. 벤젠고리는 파이 전자를 주는 기 혹은 친핵체로 작용하여 친전자성 시약과 반응하게 된다.

이 때 생기는 탄소 양이온이 벤제노늄 이온인데, 염소 원자가 연결된 탄소로부터 오쏘와 파라 위치에 있는 탄소원자에 양전하가 공명에 의해 분산된다. 벤제노늄 이온은 알릴 탄소 양이온과 유사하나 양전하가 2개 대신 3개 탄소원자에 걸쳐 분산된다는 점이 다르다. 비록 다른 탄소 양이온과 비교해 공명 안정화되기는 하나, 그 공명에너지는 벤젠고리에 비해 훨씬 적다.

치환반응은 sp3 탄소 원자로부터 양성자가 떨어져 나감으로써 끝난다. 이제 왜 강한 친전자체가 중요하고 첨가반응 대신에 치환반응이 일어나는지가 분명해진다. 첫 단계에서 방향족 파이 시스템이 깨짐으로써 방향족고리의 안정화에너지를 잃는다. 친전자체가 고리탄소 중 하나에 첨가되면서 일어나는 이 과정에는 에너지와 강한 친전자체가 필요하다. 두 번째 단계에서는 양성자가 떨어지면서 방향족 공명 에너지가 회복된다. 중간체 탄소 양이온이 친핵체와 연결된다면 이러한 회복이 일어날 수 없다.

방향족 시스템을 깨기 위해서는 상당한 활성화에너지가 필요하기 때문에 대체로 느리고 속도결정단계가 된다. 두번째 단게는 방향족 시스템이 회복되므로 활성화에너지도 적고 대체로 빠르게 진행된다. 염소나 브롬은 각각에 해당하는 할로젠화 철을 촉매로 사용하여 쉽게 방향족고리에 치환시킬 수 있다. 대개 이 반응은 방향족 화합물과 얇은 쇳조각 혼합물에 할로젠을 천천히 첨가하면서 진행된다. 철은 할로젠과 반응하여 할로젠화 철을 만들고 이는 할로젠화를 촉진시킨다.

가끔 색의 순서가 반대로 된 보다 큰 2차 무지개가 1차 무지개 위에 형성되는 수가 있다. 이 2차 무지개는 1차 무지개보다 색이 희미한 것이 보통이다. 2차 무지개가 형성되는 이유는 태양광선이 빗방울에 진입할 때의 각도에 따라 각 방울 안에서 두 차례 내부반사가 일어나기 때문이다.

그림을 보면 2차 무지개의 빛은 각 방울에서 두 차례 내부반사를 거친 후 나오기 때문에 빨강이 밑에, 보라가 위에 자리잡게 되는 과정을 알 수 있다. 무지개를 볼때 한 개의 물방울에서 사람의 눈에 들어오는 빛은 한가지 뿐이다. 무지개가 떴을 때 위, 아래, 옆 어디로 움직이든 무지개는 따라서 움직인다. 그 이유는 움직일 때마다 무수히 많은 방울 중 다른 방울에서 나오는 빛이 눈에 들어오기 때문이다.

두 사람이 서서 무지개를 볼 때 각자가 보는 무지개는 옆 사람이 보는 것과 정확하게 똑같지 않다. 모든 사람이 저마다 자기 무지개를 즐길 수 있는 것이다. 작은 구형 물방울로 구성된 얇은 구름층을 통해 달이 비칠 때 광환이라고 하는 밝은 빛은 빛의 고리가 달 둘레에 형성된다.

태양에도 같은 효과가 나타날 수 있으나 햇빛이 너무 밝기 때문에 사람이 보기는 어렵다. 이처럼 광환이 형성되는 것은 빛이 물체를 돌아서 통과할 때 발생하는 회절 현상 때문이다. 연못에서 물결이 작은 돌을 돌아서 이동한다고 가정해보자. 파들이 돌 주위를 퍼져 나감에 따라 한 파의 골은 다른 파의 마루와 만나게 된다. 

그 결과 파들이 서로 상쇄작용을 통해 잔잔한 수면을 형성하게 된다. 그러나 2개의 파 마루끼리 만나면 돌아갈 때도 같은 현상이 발생한다. 광파들이 함께 이동할 때는 밝은 빛이 보이고 광파들이 상쇄작용을 할 때는 어둡게 보인다.