브로민화 리튬

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1. 개요

브로민화 리튬(LiBr)은 탄산 리튬이나 수산화 리튬과 브롬을 반응시켜 제조하는 화합물이다. 무색의 이온 결정으로 조해성이 강하며 물, 에탄올, 다이에틸 에테르 등에 잘 녹는다. 50~60% 수용액은 제습제로 사용되며 흡수 냉각, 유기 합성 시약, 촉매 등으로 활용된다. 과거에는 진정제로 사용되었으며, 현재는 양극성 장애 치료에 사용되기도 한다. 리튬염은 정신 활성이 있으며, 물에 녹을 때 열이 발생하고, 쥐에게 경구 투여 시 독성을 나타낸다.

브로민화 리튬 - [화학 물질]에 관한 문서
일반 정보
[[리튬|Li]]<sup>+</sup> (회색) 및 [[브로민화 이온|Br]]<sup>−</sup> (녹색)
Li+ (회색) 및 Br (녹색)
IUPAC 명칭브로민화 리튬
CAS 등록번호7550-35-8
PubChem CID82050
EINECS 번호231-439-8
RTECS 번호OJ5755000
ChemSpider ID74049
UNII864G646I84
InChI1/BrH.Li/h1H;/q;+1/p-1
InChIKeyAMXOYNBUYSYVKV-REWHXWOFAS
SMILES[Li+].[Br-]
표준 InChI1S/BrH.Li/h1H;/q;+1/p-1
표준 InChIKeyAMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M
물성
화학식LiBr
몰 질량86.845 g/mol
외관흰색의 흡습성 고체
밀도3.464 g/cm3
녹는점550 °C
끓는점1300 °C
용해도 (물)143 g/100 mL (0 °C)
166.7 g/100 mL (20 °C)
266 g/100 mL (100 °C)
용해도 (기타)메탄올, 에탄올, 에터, 아세톤에 용해됨
피리딘에 약간 용해됨
굴절률1.7843 (589 nm)
자기 감수율−34.3·10−6 cm3/mol
구조
결정 구조입방정계, 피어슨 기호 cF8, No. 225
공간군Fmm
격자 상수0.5496 nm
열화학
표준 생성 엔탈피-351.2 kJ/mol
표준 깁스 자유 에너지-342.0 kJ/mol
엔트로피74.3 J/mol K
위험성
GHS 신호어경고
NFPA 704NFPA-H: 2
NFPA-F: 0
NFPA-R: 0
NFPA-S: W
인화점불연성
LD501800 mg/kg (경구, 쥐)
관련 화합물
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2. 제조

브로민화 리튬(LiBr)은 주로 탄산 리튬(Li2CO3)이나 수산화 리튬(LiOH)을 브로민화 수소산(HBr)과 반응시켜 만든다.

* 수산화 리튬 사용: 수산화 리튬 수용액에 브로민화 수소산을 반응시키면 (H2O)과 함께 브로민화 리튬이 침전된다.
::LiOH + HBr → LiBr + H2O
또한, 수산화 리튬브롬(Br2)을 직접 반응시켜 제조할 수도 있다.

* 탄산 리튬 사용: 탄산 리튬의 수성 현탁액에 브로민화 수소산을 처리하면 브로민화 리튬, 이산화탄소(CO2), 그리고 이 생성된다.
::Li2CO3 + 2HBr → 2LiBr + CO2 + H2O

3. 성질

조해성이 강한 편이므로 공기 중의 수분을 흡수하지 않도록 밀봉하여 보존해야 한다. 에 매우 잘 녹으며, 에탄올이나 다이에틸 에테르와 같은 유기 용매에도 용해된다. 물에 용해될 때에는 상당한 열이 발생하는데, 이는 브로민화 리튬이 음의 용해 엔탈피를 가지기 때문이다.

3.1. 결정 구조

무색의 염화 나트륨형 구조를 가지는 이온 결정이다. 격자 상수는 a = 5.490Å (549.0pm)이다.

3.2. 수화물

온도에 따른 물에서의 LiBr 용해도
온도에 따른 물에서의 LiBr 용해도

LiBr 상 평형 그림
LiBr 상 평형 그림

브로민화 리튬(LiBr)은 다른 알칼리 금속 브로민화물과는 달리, 여러 종류의 결정성 수화물을 형성하는 특징을 가진다.

수용액 상태에서 온도 조건에 따라 다른 종류의 수화물이 석출된다.

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온도에 따른 브로민화 리튬 수화물 석출
온도 범위석출되는 수화물
4°C 이하3수화물 (LiBr·3H2O)
4°C ~ 34°C2수화물 (LiBr·2H2O)
34°C 이상1수화물 (LiBr·H2O)


또한, 5수화물과 물 사이에는 -72°C에서 공융점이 존재한다. 이러한 수화물들을 가열하면 물 분자가 제거되어 무수 브로민화 리튬을 얻을 수 있다.

4. 용도

브로민화 리튬은 흡습성이 뛰어나 여러 분야에서 활용된다. 50~60% 농도의 수용액은 공기 조절 시스템에서 제습제로 널리 사용되며, 물과 함께 흡수식 냉장고와 같은 흡수 냉각 시스템의 흡수액이나 건조제로도 쓰인다.

고체 브로민화 리튬은 유기 합성 분야에서 유용한 시약으로 사용된다. 산화 반응이나 하이드로포밀화 반응의 촉매 성분으로 포함되며, 산성 양성자를 가진 유기 화합물의 탈양성자화 및 탈수 반응에도 이용된다. 또한, 스테로이드프로스타글란딘과 같은 특정 유기 화합물을 정제하는 과정에서도 활용된다.

4.1. 의료 분야

브로민화 리튬은 1900년대 초부터 진정제로 사용되었다. 그러나 더 효과적인 새로운 진정제가 개발되고, 일부 심장 질환 환자가 염 대용품으로 사용한 염화 리튬 관련 사망 사건이 발생하면서 1940년대 이후로는 사용이 줄어들었다. 탄산 리튬염화 리튬과 마찬가지로 양극성 장애 치료에 사용되기도 했다. 현재는 리튬염의 일종으로서 조증양극성 장애 치료에 사용된다.

5. 위험성

리튬 염은 정신 활성이 있으며 다소 부식성이 있다. 브로민화 리튬은 음의 용해 엔탈피를 가지므로 물에 녹을 때 열이 빠르게 발생한다. 에게 경구 투여했을 때의 반수 치사량(LD50)은 수컷 1,383mg/kg, 암컷 1,600mg/kg이다.