플루오르화 칼륨

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1. 개요
2. 제조
3. 결정 구조
4. 화학적 성질
5. 유기 화학에서의 응용
6. 기타 응용
7. 안전성
참조

1. 개요

플루오르화 칼륨(KF)은 탄산 칼륨과 불산의 반응으로 제조되는 무기 화합물이다. 입방 염화 나트륨 결정 구조를 가지며, 물에 잘 녹고 조해성이 있으며 약알칼리성을 나타낸다. 유기 화학에서 플루오르화 칼륨은 핀켈스타인 반응과 할렉스 공정을 통해 클로로카본을 플루오르카본으로 전환하는 데 사용되며, 알루미나 위에 고정되어 염기로도 사용된다. 코발트-크롬 합금의 플럭스 재료로도 활용된다. 플루오르화 칼륨은 유독하며 부식성이 강하여 취급 시 주의가 필요하다.

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플루오르화 칼륨 - [화학 물질]에 관한 문서
일반 정보
플루오르화 칼륨 3D 이온 모델
IUPAC 이름	플루오르화 칼륨
다른 이름	해당 없음
식별 정보
약어	해당 없음
ChemSpider ID	23006
ChEMBL	1644027
UNII	9082WG1G3F
UNII (이수화물)	95R1D12HEH
InChI	1S/FH.K/h1H;/q;+1/p-1
InChIKey	NROKBHXJSPEDAR-REWHXWOFAI
SMILES	[F-].[K+]
표준 InChI	1S/FH.K/h1H;/q;+1/p-1
표준 InChIKey	NROKBHXJSPEDAR-UHFFFAOYSA-M
CAS 등록번호 (무수물)	7789-23-3
CAS 등록번호 (이수화물)	13455-21-5
PubChem	522689
EINECS	232-151-5
RTECS	TT0700000
특성
화학식	KF
몰 질량 (무수물)	58.0967 g/mol
몰 질량 (이수화물)	94.1273 g/mol
외관	무색
밀도	2.48 g/cm³
녹는점 (무수물)	858 °C
녹는점 (이수화물)	41 °C
녹는점 (삼수화물)	19.3 °C
끓는점	1502 °C
용해도 (무수물, 18 °C)	92 g/100 mL
용해도 (무수물, 25 °C)	102 g/100 mL
용해도 (이수화물, 18 °C)	349.3 g/100 mL
다른 용매에 대한 용해도	HF에 용해됨, 알코올에 불용해됨
pKa	해당 없음
자기 감수율	−23.6·10⁻⁶ cm³/mol
구조
결정 구조	입방정계
열화학
표준 생성 엔탈피	−567.27 kJ/mol
표준 연소 엔탈피	해당 없음
엔트로피	66.57 J mol⁻¹K⁻¹
열용량	49.04 J mol⁻¹K⁻¹
위험성
신호어	위험
NFPA 704 (보건)	3
NFPA 704 (인화성)	0
NFPA 704 (반응성)	0
NFPA 704 (특수 위험)	해당 없음
인화점	불연성
PEL	해당 없음
LD50 (쥐, 경구)	245 mg/kg
EU 분류	유독 (T)
S 문구	, ,
관련 화합물
다른 음이온	염화 칼륨 브롬화 칼륨 아이오딘화 칼륨
다른 양이온	플루오르화 리튬 플루오르화 나트륨 플루오르화 루비듐 플루오르화 세슘 플루오르화 프랑슘

2. 제조

플루오르화 칼륨은 탄산 칼륨과 불산을 반응시켜 제조한다. 용액을 증발시키면 플루오르화 수소 칼륨 결정이 생성된다. 플루오르화 수소 칼륨을 가열하면 플루오르화 칼륨이 생성된다.^[5] 반응식은 다음과 같다.

: K₂CO₃ + 4HF → 2KHF₂ + CO₂↑ + H₂O

: KHF₂ → KF + HF↑

백금 또는 내열성 플라스틱 용기가 이러한 작업에 자주 사용된다.

염화 칼륨은 플루오르화 수소와 처리하면 KF로 전환된다. 이러한 방식으로 플루오르화 칼륨은 재활용이 가능하다.^[5]

플루오르화 수소산에 탄산 칼륨을 용해하여 수용액을 농축하면 얻을 수 있다.^[11] 17.7℃ 이하에서는 사수화물, 17.7~40.2℃에서는 이수화물, 40.2℃ 이상에서는 무수물이 석출된다.^[12]

3. 결정 구조

플루오르화 칼륨(KF)은 염화 나트륨 결정 구조를 갖는 입방체이다. 실온에서 격자 상수는 0.266 nm이다.^[3] 염화 나트륨형 구조를 가지며, 격자 상수는 a = 5.34 Å^[13], K−F 결합 거리는 2.67 Å이다.

4. 화학적 성질

플루오르화 칼륨(KF)은 유기 화학에서 클로로카본을 플루오르카본으로 전환하는 데 사용될 수 있다. 여기에는 핀켈스타인 반응(알킬 할라이드)^[4] 및 할렉스 공정(아릴 클로라이드)^[5]이 포함된다. 이러한 반응은 일반적으로 디메틸폼아미드, 에틸렌 글리콜, 디메틸 설폭사이드와 같은 극성 용매를 사용한다.^[6] 지방족 할라이드의 보다 효율적인 플루오르화는 크라운 에테르와 부피가 큰 다이올을 아세토니트릴 용매에 결합하여 달성할 수 있다.^[7]

알루미나 위의 플루오르화 칼륨(KF/Al₂O₃)은 유기 합성에 사용되는 염기이다. 1979년 안도 등(Ando et al.)에 의해 알킬화 반응을 유도하기 위해 처음 도입되었다.^[8]

플루오르화 칼륨은 물에 잘 녹고 조해성을 가지며, 수용액은 약알칼리성을 나타내고 유리를 부식시킨다. 수용액에서는 칼륨 이온(K⁺)과 플루오린화물 이온(F⁻)으로 전리된다. 액체 암모니아에도 녹으며, 플루오린화 수소에 녹아 플루오린화 수소 칼륨을 생성한다. 에탄올에는 잘 녹지 않는다.

: KF\ + HF -> KHF2

5. 유기 화학에서의 응용

유기 화학에서 플루오르화 칼륨(KF)은 핀켈스타인 반응(알킬 할라이드)^[4] 및 할렉스 반응(아릴 클로라이드)을 통해 클로로카본을 플루오르카본으로 전환하는 데 사용될 수 있다.^[5] 이러한 반응은 일반적으로 디메틸폼아미드, 에틸렌 글리콜, 디메틸 설폭사이드와 같은 극성 용매를 사용한다.^[6] 지방족 할라이드의 보다 효율적인 플루오르화는 크라운 에테르와 부피가 큰 다이올을 아세토니트릴 용매에 결합하여 달성할 수 있다.^[7]

알루미나 위의 플루오르화 칼륨(KF/Al₂O₃)은 유기 합성에 사용되는 염기이다. 1979년 안도 등(Ando et al.)에 의해 알킬화 반응을 유도하기 위해 처음 도입되었다.^[8]

6. 기타 응용

코발트-크롬 합금의 플럭스 재료로 사용된다.

7. 안전성

다른 플루오린화 이온 공급원, F^-와 마찬가지로, 플루오르화 칼륨(KF)은 유독하며, 사람의 경우 치사량은 그램 수준에 이른다. 흡입 및 섭취 시 유해하다. 부식성이 매우 강하며, 피부 접촉 시 심한 화상을 입을 수 있다.

참조

_[1] 웹사이트 Potassium Fluoride https://www.sigmaald[...] 2018-12-20
_[2] 웹사이트 ChemIDplus - 7789-23-3 - NROKBHXJSPEDAR-UHFFFAOYSA-M - Potassium fluoride - Similar structures search, synonyms, formulas, resource links, and other chemical information. https://chem.nlm.nih[...]
_[3] 웹사이트 Potassium fluoride https://www.ucl.ac.u[...] University College London
_[4] 간행물 n-Hexyl Fluoride
_[5] 간행물 Fluorine Compounds, Organic
_[6] 논문 Potassium Fluoride John Wiley & Sons,New York
_[7] 학술지 Nucleophilic Fluorination with KF Catalyzed by 18-Crown-6 and Bulky Diols: A Theoretical and Experimental Study https://doi.org/10.1[...] 2020-12-04
_[8] 학술지 KF/Al2O3 Mediated organic synthesis
_[9] 학술지 Potassium Fluoride on Celite. A Versatile Reagent for C-, N-, O-, and S-Alkylations
_[10] 문서 The NBS tables of chemical thermodynamics properties
_[11] 서적 新実験化学講座無機化合物の合成II 丸善
_[12] 서적 化学便覧基礎編改訂4版丸善
_[13] 서적 化学大辞典共立出版
_[14] 웹인용 Potassium Fluoride https://www.sigmaald[...] 2018-12-20
_[15] 웹인용 ChemIDplus - 7789-23-3 - NROKBHXJSPEDAR-UHFFFAOYSA-M - Potassium fluoride - Similar structures search, synonyms, formulas, resource links, and other chemical information. http://chem.sis.nlm.[...]

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