과레늄산

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1. 개요

과레늄산은 화학식 HReO₄를 가지는 레늄의 산화물로, 고체 상태에서는 [O₃Re-O-ReO₃(H₂O)₂] 구조를, 기체 상태에서는 사면체 분자 구조를 갖는다. 수용액에서 과망간산 이온과 달리 안정하며, 산화제 작용은 약하다. 칠황화 레늄 생성, 레늄(V) 착물 형성, 석유화학 촉매, 알켄 에폭시화 반응, 옥심의 나이트릴 탈수 반응 등 다양한 화학 반응의 촉매로 사용되며, X선 타겟 제조에도 이용된다.

과레늄산 - [화학 물질]에 관한 문서

일반 정보

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과레늄산

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과레늄산 분자의 볼-앤-스틱 모델

IUPAC명	테트라옥소레늄(VII)산
다른 이름	수화된 산화 레늄(VII)

식별

PubChem	83718
EC 번호	237-380-4
InChI	1/2H2O.7O.2Re/h2*1H2;;;;;;;;;/rH4O9Re2/c1-10(2,3)9-11(4,5,6,7)8/h4-5H2
InChIKey	JOTGKJVGIIKFIQ-SEUCOXMMAB
SMILES	[OH2+][Re-2](=O)(=O)(=O)([OH2+])O[Re](=O)(=O)=O
표준 InChI	1S/2H2O.7O.2Re/h2*1H2;;;;;;;;;
표준 InChIKey	JOTGKJVGIIKFIQ-UHFFFAOYSA-N
CAS 등록번호	13768-11-1
ChemSpider ID	21106462
RTECS	TT4550000

속성

화학식	H₄Re₂O₉ (고체)
화학식 (기체)	HReO₄
몰 질량	251.2055 g/mol
외관	옅은 노란색 고체
용해도	용해됨
녹는점	해당 없음
끓는점	승화
짝염기	과레늄산염
pKa	-1.25 http://www.iupac.org/publications/pac/1998/pdf/7002x0355.pdf

구조

배위	팔면체-사면체 (고체)
배위 (기체)	사면체 (기체)

위험성

외부 MSDS	해당 없음
주요 위험	부식성
NFPA 704 (보건)	3
NFPA 704 (인화성)	해당 없음
NFPA 704 (반응성)	해당 없음
인화점	불연성
GHS 신호어	위험

관련 화합물

관련 화합물	과레늄산염, 산화 망간(VII), 테크네튬(VII) 산화물, 산화 레늄(VII), 과망간산, 과테크네트산, 과염소산

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1. 개요
2. 성질
- 2.1. 분자 구조
- 2.2. 수용액에서의 성질
3. 반응
4. 촉매 작용
- 4.1. 알켄 에폭시화 반응
- 4.2. 옥심의 나이트릴 탈수 반응
5. 이용

2. 성질

과레늄산은 다양한 구조를 가질 수 있다. 대부분의 금속 산화물은 물과 배위 결합하면 불안정해져 수산화물이 되지만, 과레늄산은 물과 안정적으로 배위 결합하는 드문 예이다.

2.1. 분자 구조

고체 상태의 과레늄산은 [O₃Re-O-ReO₃(H₂O)₂] 구조를 가진다. 두 레늄 원자는 결합 기하가 다르며, 하나는 사면체이고 다른 하나는 팔면체이며, 물 리간드는 후자에 배위된다. 이는 물과 배위결합하는 금속 산화물의 드문 예시이다. 대부분의 금속-옥소-아쿠오 종은 대응하는 수산화물에 대해 불안정하다.

기체 상태의 과레늄산은 사면체 분자 구조를 가지며 화학식은 HReO₄이다.

2.2. 수용액에서의 성질

진한 수용액에서는 삼염기산인 메소과레늄산(H₃ReO₅)을 생성한다고 알려져 있지만, 단리되지는 않았다. 과레늄산 진한 수용액의 당량 전도도 저하는 이 약산인 메소과레늄산의 생성 때문으로 추정된다.

과망간산 이온과 달리 수용액에서 안정하며, 산화제로서의 작용은 약하고 과테크네튬산 이온과 유사하다. 알칼리성 수용액에서는 안정하지만, 염산(HCl), 브로민화 수소산(HBr), 아이오딘화 수소산(HI) 수용액에서는 환원된다.

수용액에서 과레늄산 이온의 표준 환원 전위는 다음과 같다.

: ReO₄⁻ + 2 H⁺ + e⁻ ⇌ ReO₃(s) + H₂O, E°^영어 = 0.768 V
: ReO₄⁻ + 4 H⁺ + 3 e⁻ ⇌ ReO₂(s) + 2 H₂O, E°^영어 = 0.51 V
: ReO₄⁻ + 8 H⁺ + 7 e⁻ ⇌ Re(s) + 4 H₂O, E°^영어 = 0.34 V

3. 반응

과레늄산은 여러 화학 반응에 관여하며, 특히 촉매로 많이 사용된다.

수용액에서 과레늄산 이온의 표준전극전위는 다음과 같다.

👆

좌우로 밀어서 보기

반응식	E° (V)
ReO₄^- + 2 H⁺ + e^- ⇄ ReO₃(s) + H₂O	0.768
ReO₄^- + 4 H⁺ + 3 e^- ⇄ ReO₂(s) + 2 H₂O	0.51
ReO₄^- + 8 H⁺ + 7 e^- ⇄ Re(s) + 4 H₂O	0.34

3.1. 칠황화 레늄 생성

과레늄산 또는 무수 산화물(Re₂O₇)은 황화 수소(H₂S)와 반응하여 칠황화 레늄(Re₂S₇)을 생성한다.

: Re₂O₇ + 7 H₂S → Re₂S₇ + 7 H₂O

복잡한 구조를 가진 칠황화 레늄은 이중 결합의 수소 첨가 반응에서 촉매 작용을 하며, 귀금속을 통한 촉매를 이용할 수 없는 다른 황화물을 견딜 수 있는 특징이 있다. 또한 칠황화 레늄은 질산이 아산화 질소(N₂O)로 환원되는 반응에도 촉매로 작용한다.,

3.2. 레늄(V) 착물 생성

과레늄산은 염산(HCl) 존재 하에서 싸이오에터 및 삼차 인화 수소와 반응하여 ReOCl₃L₂ 형태의 레늄(V) 착물을 생성한다.

3.3. 기타 반응

과레늄산은 백금과 결합하여 석유화학 분야에서 수소 첨가 분해(hydrocracking)와 수소 첨가 반응의 촉매 역할을 한다. 과레늄산 용액을 주입한 이산화 규소는 500℃에서 수소로 환원된다. 이 촉매는 알코올의 탈수소화 및 암모니아 분해를 촉진한다.

4. 촉매 작용

과레늄산은 여러 균일 촉매 반응의 전구체로 사용된다.

4.1. 알켄 에폭시화 반응

과레늄산은 삼차 아르신과 결합하여 과산화 수소를 이용한 알켄의 에폭시화 반응에 대한 촉매를 제공한다.

4.2. 옥심의 나이트릴 탈수 반응

과레늄산은 옥심의 탈수 반응을 통해 나이트릴을 생성하는 반응을 촉매한다. 아마이드 및 옥심의 나이트릴로의 탈수를 촉매한다.

5. 이용

과레늄산은 엑스선 타겟 제조에 쓰인다.