다이메틸수은
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1. 개요
다이메틸수은은 유기금속 화합물로, 1857년 처음 합성되었다. 이 물질은 Hg–C 결합을 갖는 선형 구조를 가지며, 물에서 안정적이지만 높은 온도에서 무기산과 반응한다. 다이메틸수은은 극도로 높은 독성으로 인해 사용이 제한적이며, 0.1 mL만 흡수해도 심각한 수은 중독을 일으킬 수 있다. 피부를 통해 쉽게 흡수되며, 여러 종류의 장갑을 투과할 수 있어 취급 시 특별한 안전 조치가 필요하다. 다이메틸수은 노출로 인한 사망 사고가 있었으며, 이로 인해 안전 규정이 강화되었다.
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다이메틸수은 - [화학 물질]에 관한 문서 | |
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일반 정보 | |
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IUPAC 명칭 | 디메틸수은 |
다른 이름 | 수은 다이메탄화물 |
식별 | |
CAS 등록번호 | 593-74-8 |
PubChem CID | 11645 |
ChemSpider ID | 11155 |
UNII | C60TQU15XY |
EC 번호 | 209-805-3 |
UN 번호 | 2929 |
MeSH 이름 | 디메틸수은 |
ChEBI | 30786 |
RTECS | OW3010000 |
Beilstein 등록번호 | 3600205 |
Gmelin 등록번호 | 25889 |
SMILES | C[Hg]C |
표준 InChI | 1S/2CH3.Hg/h2*1H3; |
표준 InChIKey | ATZBPOVXVPIOMR-UHFFFAOYSA-N |
속성 | |
화학식 | C₂H₆Hg |
몰 질량 | 230.66 g/mol |
외형 | 무색 액체 |
밀도 | 2.961 g/mL |
녹는점 | -43 °C |
끓는점 | 93 ~ 94 °C |
굴절률 | 1.543 |
냄새 | 달콤함 |
열화학 | |
생성 엔탈피 | 57.9–65.7 kJ/mol |
위험성 | |
주요 위험 | 극도로 가연성, 극도로 유독함, 지속적인 환경 오염 물질 |
GHS 신호어 | 위험 |
NFPA 704 | "보건: 4" "화재: 4" "반응성: 3" |
인화점 | 5 °C |
관련 화합물 | |
다른 음이온 | 다이에틸수은 다이페닐수은 |
다른 양이온 | 다이메틸아연 다이메틸카드뮴 다이메틸마그네슘 |
2. 합성, 구조 및 반응
다이메틸수은은 초기 유기금속 화합물 중 하나로, 1857년에 처음 보고되었다. 조지 보들러 벅턴은 메틸수은 아이오딘화물과 시안화 칼륨의 반응으로, 에드워드 프랭클랜드는 아말감 나트륨을 메틸 할로젠화물과 반응시켜 다이메틸수은을 합성했다. 또한 염화 수은(II)를 메틸리튬으로 알킬화하여 합성할 수도 있다. Hg–C 결합 길이는 2.083 Å이다.[4]
2. 1. 합성
다이메틸수은은 최초로 보고된 유기금속 화합물 중 하나로 상당한 안정성을 보인다. 1857년 조지 보들러 벅턴은 메틸수은 아이오딘화물과 시안화 칼륨의 반응으로 다이메틸수은을 처음 제조했다.[3]: 2 CH3HgI + 2 KCN → Hg(CH3)2 + 2 KI + (CN)2 + Hg
이후, 에드워드 프랭클랜드는 아말감 나트륨을 메틸 할로젠화물과 반응시켜 다이메틸수은을 합성할 수 있음을 발견했다.
: Hg + 2 Na + 2 CH3I → Hg(CH3)2 + 2 NaI
또한 염화 수은(II)를 메틸리튬으로 알킬화하여 다이메틸수은을 얻을 수도 있다.
: HgCl2 + 2 LiCH3 → Hg(CH3)2 + 2 LiCl
이 분자는 Hg–C 결합 길이가 2.083Å인 선형 구조를 갖는다.[4]
2. 2. 구조
다이메틸수은 분자는 Hg–C 결합 길이가 2.083 Å인 선형 구조를 갖는다.[4]2. 3. 반응성 및 물리적 특성
다이메틸수은은 물에서 안정적이며, 높은 온도에서만 무기산과 상당히 빠른 속도로 반응한다.[5][6] 반면, 해당하는 유기카드뮴 및 유기아연 화합물(그리고 일반적으로 대부분의 금속 알킬)은 빠르게 가수분해된다. 이러한 차이는 수은(Hg)의 높은 전기음성도(Pauling EN = 2.00)와 Hg(II)가 산소 배위자에 대한 낮은 친화성을 반영한다. 이 화합물은 염화수은(II)과 재분배 반응을 거쳐 메틸수은 클로라이드를 생성한다.:(CH3)2Hg + HgCl2 → 2 CH3HgCl
다이메틸수은은 휘발성 액체인 반면, 메틸수은 클로라이드는 결정성 고체이다.[7]
3. 이용
다이메틸수은은 독성이 강해 사용 분야가 매우 제한적이다.[8][9][10] 메틸수은 양이온을 표적 분자에 결합시켜 강력한 살균제를 만드는 반응이 연구되기도 했지만, 메틸수은의 생물 축적과 독성 때문에 생물 축적 없이 비슷한 기능을 하는 덜 독성인 에틸수은 및 다이에틸수은 화합물이 선호되면서 사용이 거의 중단되었다.
독성학에서는 여전히 제한적으로 참고 독소로 사용된다. 수은 검출을 위한 NMR 기기 보정에도 사용되지만(199Hg NMR의 δ 0 ppm), 현재는 다이에틸수은과 독성이 덜한 수은 염이 선호된다.[23][24]
4. 안전성
다이메틸수은은 극도로 독성이 강하고 위험하여, 0.1mL만 흡수되어도 심각한 수은 중독을 일으킬 수 있다.[2] 높은 증기압으로 인해 위험성이 더 크며,[2] 지용성이 강해 피부를 통해 체지방으로 매우 쉽게 흡수된다. 또한 많은 플라스틱과 고무 화합물을 투과할 수 있다.
독물학 실험에서 판단 기준으로 종종 사용되며, 수은 검출용 NMR 기기 조정에도 사용되지만,[23][24] 독성이 약한 수은 화합물이 더 선호된다.
4. 1. 보호 장비
미국 산업안전보건청(OSHA)은 다이메틸수은 취급 시 내마모성 장갑을 라미네이트 장갑 위에 한 겹 더 착용하고, 안면 보호대와 흄 후드 사용을 권고한다.[2][13] 대부분의 실험실 및 임상 환경에서 흔히 사용되는 여러 종류의 일회용 라텍스 또는 폴리염화비닐(PVC) 장갑(일반적으로 두께 약 0.1mm)은 15초 이내에 다이메틸수은에 의해 높은 투과율과 최대 투과율을 보였다.[12]4. 2. 독성 메커니즘
다이메틸수은은 며칠 후 메틸수은으로 대사된다.[12] 메틸수은은 시스테인과의 배위 착물 형성에 기인하여 혈액-뇌 장벽을 쉽게 통과한다.[13] 메틸수은은 신체에 쉽게 흡수되어 생물 농축되는 경향이 있다. 수은 중독 증상은 수개월 지연될 수 있으며, 결국 진단이 늦어져 효과적인 치료가 어려워지는 경우가 많다.[13] 미나마타병은 메틸수은 중독으로도 알려져 있다.5. 사건 사고
다이메틸수은으로 인해 발생한 주요 사건으로는 1865년 에드워드 프랭클랜드 연구실에서 두 명의 노동자가 사망한 사건,[3] 1997년 카렌 웨터한 다트머스 대학교 교수가 사망한 사건,[2][14] 2011년 크리스토프 불윈이 사망한 사건[16][17][18]이 있다.
5. 1. 초기 사례
1865년 에드워드 프랭클랜드의 연구실에서 두 명의 노동자가 다이메틸수은에 우발적으로 노출되어 점진적으로 진행되는 신경 증상을 보이다 사망했다.[3]5. 2. 카렌 웨터한 사망 사건
카렌 웨터한(Karen Wetterhahn) 다트머스 대학교(Dartmouth College) 화학 교수는 1997년, 라텍스 장갑에 다이메틸수은 몇 방울을 흘린 지 10개월 만에 사망했다.[2][14] 이 사건은 다이메틸수은의 극심한 독성과, 니트릴 고무(nitrile rubber)와 같이 덜 다공성인 재료와 비교하여 라텍스 장갑은 다이메틸수은을 쉽게 투과시킨다는 사실을 알려주었다. 이 사건으로 OSHA(미국 직업안전보건청)는 새로운 물질 취급 지침을 발표했고, 많은 기관에서 이 화합물의 공급을 제거하여 구매가 거의 불가능해졌다.[15]5. 3. 크리스토프 불윈 사망 사건
2011년 7월 15일, 독일 IG Bergbau, Chemie, Energie(IG Bergbau, Chemie, Energie)의 데이터베이스 관리자인 40세 크리스토프 불윈(Christoph Bulwin)은 독일 하노버에서 불가리아 우산(주사기 달린 우산)으로 공격받았다고 주장했다.[16][17][18] 그는 1년 후 수은 중독으로 사망했는데, 주사기를 압수했으며 나중에 다이메틸수은이 들어 있는 것으로 밝혀졌다고 말했다.[16][17][18]2020년 ''Forensic Science, Medicine and Pathology''의 기사에 따르면, 경찰 조사 결과 불윈의 차에서 전형적인 수은-탈륨 화합물이 들어 있는 주사기가 발견되었고, 그의 직장 온도계에서 수은과 탈륨이 발견되었다. 사후 및 생전 혈액, 소변, 조직 분석 결과가 불확실하여 공격 주장에 의문이 제기되었다. 신원이 확인된 공격자나 동기가 없었고, 불윈의 차에서 다른 수은 화합물이 발견되면서 경찰은 중독이 자가 투여되었을 가능성이 높다고 결론내리고 예비 조사를 종결했다.[19] 이 내용은 아크텐차이헨 XY... 운겔뢰스트(Aktenzeichen XY... ungelöst)의 2022년 에피소드 등 다른 보고서와 상반되는데, 이 프로그램은 하노버 형사 경찰이 공동 편집했다.[20]
참조
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