싸이오황산 나트륨

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1. 개요
2. 구조
3. 산업적 생산 및 실험실 반응
4. 이용
5. 주요 반응
참조

1. 개요

싸이오황산 나트륨은 화학식 Na₂S₂O₃을 갖는 무색 결정으로, 두 가지 오수화물 다형체와 여러 무수염 다형체로 존재한다. 싸이오황산 이온은 사면체 구조를 가지며, 산업적으로는 황화 나트륨이나 황성 염료 폐기물로부터 얻을 수 있다. 이 물질은 사진 현상 과정의 정착액, 수돗물 내 염소 제거, 시안화물 중독 해독제 등으로 널리 사용되며, 2022년에는 화학 요법 약물 시스플라틴 투여 환자의 이독성 및 청력 손실 위험을 줄이기 위한 용도로 FDA 승인을 받았다. 또한, 염색, 표백, 뇌산 및 뇌산염 분해 등 다양한 분야에서 활용된다.

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싸이오황산 나트륨 - [화학 물질]에 관한 문서
일반 정보
싸이오황산 소듐
싸이오황산 소듐 5수화물의 결정 구조

IUPAC 이름	싸이오황산 소듐
다른 이름	싸이오아황산 소듐 하이포아황산 소다 하이포
식별
ChemSpider ID	22885
ChEBI	132112
ChEMBL	2096650
UNII	L0IYT1O31N
InChI	1/2Na.H2O3S2/c;;1-5(2,3)4/h;;(H2,1,2,3,4)/q2*+1;/p-2
InChIKey	AKHNMLFCWUSKQB-NUQVWONBAM
SMILES	'[Na+].[Na+].[O-]S(=O)(=O)[S-]'
표준 InChI	1S/2Na.H2O3S2/c;;1-5(2,3)4/h;;(H2,1,2,3,4)/q2*+1;/p-2
표준 InChIKey	AKHNMLFCWUSKQB-UHFFFAOYSA-L
CAS 등록번호	7772-98-7 10102-17-7 (5수화물)
PubChem CID	24477
RTECS	XN6476000
일본화학물질사전 등록번호	J47.986A J138.801K (5수화물)
속성
화학식	Na₂S₂O₃
몰 질량	158.11 g/mol (무수물) 248.18 g/mol (5수화물)
외형	흰색 결정
냄새	무취
밀도	1.667 g/cm³
용해도	70.1 g/100 mL (20 °C) 231 g/100 mL (100 °C)
다른 용매에 대한 용해도	알코올에 극소량
녹는점	48.3 °C (5수화물)
끓는점	100 °C (5수화물, - 5H₂O 분해)
굴절률	1.489
구조
배위	해당 없음
결정 구조	단사정계
쌍극자 모멘트	해당 없음
위험성
외부 MSDS	외부 MSDS
GHS 그림 문자	''
GHS 신호어	경고
H 문구	''
P 문구	''
NFPA 704	H: 1 F: 0 R: 0
인화점	불연성
관련 화합물
다른 음이온	싸이오황산
다른 양이온	싸이오황산 리튬 싸이오황산 칼륨

2. 구조

싸이오황산 나트륨은 두 개의 오수화물 동소체와 여러 무수염 동소체로 존재한다.^[2] 싸이오황산 음이온(S₂O₃²⁻)은 사면체 모양이며, 황산 음이온(SO₄²⁻)에서 산소 원자 중 하나를 황 원자로 대체하여 유추할 수 있다. S-S 결합 거리는 단일 결합을 나타내며, 이는 말단 황이 상당한 음전하를 띠고 S-O 상호 작용이 더 많은 이중 결합 특성을 갖는다는 것을 의미한다.^[2]

티오황산 이온(S₂O₃²⁻)은 사면체 형태의 음이온이다. S-S 결합 거리는 이 결합이 단일 결합임을 나타내며, 황이 상당한 음전하를 띠고 있으며, 또한 S-O 결합이 이중 결합성을 가지고 있음을 시사한다.

3. 산업적 생산 및 실험실 반응

산업적으로 싸이오황산 나트륨은 황화 나트륨 또는 황화 염료 제품 폐기물에서 저렴하게 얻을 수 있다.^[2]

실험실에서는 황을 포함한 아황산 나트륨 액체 용액을 가열하거나, 액체 수산화 나트륨과 황을 끓여서 얻을 수 있다.^[14]^[15] 황 염료 제조 과정에서 발생하는 폐 황화 나트륨으로부터 생산되기도 한다.^[13] 아황산수소나트륨 수용액에 분말 황을 첨가하여 끓이고, 여과 후 가열 농축하여 만들기도 한다.^[19] 반응식은 다음과 같다.

:6 NaOH + 4 S → 2 Na₂S + Na₂S₂O₃ + 3 H₂O

4. 이용

싸이오황산 나트륨은 여러 분야에서 활용된다. 금속 이온과 반응하여 싸이오황산 착염을 만드는 성질을 이용해 도금 과정에서 불순물을 제거한다.^[2] 중금속이나 사이안화 수소 중독의 해독제로 쓰이며, 수돗물의 염소를 제거하는 데도 사용된다.^[2]

흔히 '''하이포'''라고 불리는데,^[17] 이는 '''차아황산나트륨'''(sodium '''hypo'''sulfite)의 줄임말이다. 하지만 차아황산나트륨은 아지황산나트륨의 다른 이름으로, 전혀 다른 물질의 명칭이 잘못 사용되고 있는 것이다. 과거에는 "티오황산나트륨"을 "차아황산나트륨"으로 잘못 표기하기도 했다.

의약품 분야에서 "하이포", "하이포에탄올", "하이포알코올"은 싸이오황산 나트륨 수화물 에탄올 용액을 통칭하는 상품명이다.^[18] "염소 제거"라고 불리기도 한다.

아황산 나트륨, 차아황산 나트륨처럼 환원력이 있어 표백, 산화 방지 효과를 낸다. 국가에 따라 식품 첨가물로 쓰이기도 하지만, 한국에서는 식품 첨가물로 허용되지 않는다.^[2]

4. 1. 사진술

싸이오황산 나트륨 수용액은 할로겐화은(은염 사진의 감광제) 결정체를 용해시키는 성질이 있어, 사진의 정착제로 사용된다.^[12] 이 성질은 영국의 존 허셜에 의해 발견되었다.^[12] 생성물은 은 이온 착염인 비스(티오황산)은(I)산 나트륨이다.

사진술에서 싸이오황산 나트륨은 필름과 사진 인화지 처리 과정에서 정착액으로 사용되며, 때로는 원래 화학명인 'hypo'(하이포설파이트)라고 불리기도 한다.^[12] 이는 AgBr과 같은 은 할로겐화물을 용해하는 기능을 한다.^[2]

4. 2. 탈할로젠제

수돗물 속의 할로젠 원소를 제거하는 작용이 있어, 금붕어, 열대어 등 수생 생물 사육 시 수돗물의 염소 소독에 사용된다.^[20] 염소와 수생 생물의 배설물 등이 반응하여 생성되는 유독한 클로라민(NH₂Cl, NHCl₂) 생성을 방지하는 효과가 크다.^[20]

화학 반응식은 다음과 같다.

:Na2S2O3 + X2 + H2O -> Na2SO4 + 2 HX + S (v)

:Na2S2O3 + 4 X2 + 5 H2O -> 2 NaX + 2 H2SO4 + 6 HX

:X는 요오드를 제외한 할로젠^[20]

발생하는 할로젠화 수소산이나 황산은 강산이지만, 수돗물에 포함된 정도의 양의 염소로부터 생성되는 양은 극히 미량이므로, 물의 pH에 미치는 영향은 극히 미미하여 수생생물에 악영향은 보이지 않는다.

4. 3. 의료

싸이오황산 나트륨은 청산 중독 치료에 사용되며, 세계 보건 기구 필수 의약품 목록에 등재되어 있다.^[3]^[4]^[5] 그 외에도 백선과 어루러기의 국소 치료,^[3]^[6] 혈액 투석 및 화학 요법의 일부 부작용 치료에도 사용된다.^[7]^[8]^[9] 2022년 9월, 미국 식품의약국(FDA)은 시스플라틴을 투여받는 영유아, 어린이 및 청소년 암 환자의 이독성 및 청력 손실 위험을 줄이기 위해 싸이오황산 나트륨을 Pedmark라는 상품명으로 승인했다.^[10]^[11]

청산가리 등 시안화물 중독 시 해독제로 티오황산나트륨 수용액을 정맥 주사하고 아질산 화합물을 병용한다. 티오황산나트륨은 시안화물을 독성이 약한 티오시안산염으로 변화시킨다.

: Na2S2O3 + CN^- -> NaSCN + NaSO3^-

아질산염은 혈액 속 헤모글로빈과 반응하여 메트헤모글로빈이 되는데, 이는 헴철이나 시토크롬 철보다 시안과 강하게 결합하여 중독 증상 발현을 늦춘다.

포비돈 요오드 등 요오드 제제 소독 후 요오드 착색을 제거하기 위해 에탄올 용액(하이포 알코올/하이포 에탄올) 형태로 사용된다. 요오드는 할로겐 중 산화력이 약해 다음 반응을 통해 테트라티온산나트륨과 요오드화나트륨이 생성된다.

: 2 Na2S2O3 + I2 -> Na2S4O6 + 2 NaI

칼슘 침착으로 피부가 궤양화되는 칼시필락시스 치료에도 오프라벨로 사용되며,^[21]^[22] 정맥, 경구, 국소 적용 등 다양한 투여 방법이 보고되고 있다.

4. 3. 1. 부작용

중대한 부작용 보고는 없다. 고용량에서는 메스꺼움, 구토를 유발할 수 있다. 기초 연구에서는 쥐에서 뼈 강도에 영향을 줄 가능성이 시사되고 있다.^[23] 경피 투여 시에는 국소 적용에 따른 부작용 보고는 없다.

4. 4. 기타

아황산 나트륨이나 차아황산 나트륨처럼 환원력을 가지고 있어 표백, 산화 방지 효과가 있어, 국가에 따라 식품 첨가물로 이용된다. 단, 한국에서는 식품 첨가물로 인정되지 않는다.^[2] 폭발성이 있는 뇌산이나 뇌산염을 분해하는 성질이 있어, 뇌산 및 뇌산염의 정량 및 폐기에도 사용된다.

5. 주요 반응

싸이오황산 나트륨은 300°C로 가열하면 황산 나트륨과 폴리설파이드 나트륨으로 분해된다.^[13]

5. 1. 산과의 반응

티오황산염은 산으로 처리하면 분해되는 특징을 보인다. 초기 양성자화는 황에서 발생한다. 만약 양성자화를 -78°C에서 다이에틸 에테르에서 수행하면, thiosulfuric acid|티오황산^영어을 얻을 수 있다. 이는 p''K''_a가 첫 번째 및 두 번째 해리에 대해 각각 0.6과 1.7인 다소 강한 산이다. 일반적인 조건에서, 묽은 산으로도 이 염의 과량 용액을 산성화하면 황, 이산화 황, 물로 완전히 분해된다.^[13]

산과 반응시키면 분해되어 황과 유독한 이산화황(아황산 가스)을 발생시키므로, 싸이오황산 나트륨은 산과 혼합하거나 접촉하지 않도록 취급에 주의해야 한다.

5. 2. 유기 화학

싸이오황산 나트륨의 알킬화는 ''S''-알킬싸이오황산을 생성하며, 이를 분테 염이라고 부른다.^[16] 알킬싸이오황산은 가수분해되기 쉬우며, 이로 인해 티올이 생성된다. 이러한 반응은 티오글리콜산의 한 가지 합성법으로 설명된다.

5. 3. 아이오딘 적정

일부 분석 화학 절차는 싸이오황산염 음이온의 아이오딘에 의한 산화성을 이용한다. 이 반응은 테트라싸이오네이트를 생성한다.^[1]

:2 S₂O₃^2- + I₂ → S₄O₆^2- + 2 I⁻

이 반응의 정량적인 특성과 Na2S2O3*5H2O^영어의 우수한 보존성으로 인해, 적정에서 요오드 적정법의 적정제로 사용된다.^[1] Na2S2O3*5H2O^영어는 또한 아이오딘 시계 반응 실험의 구성 요소이다.^[1]

이 용도는 용존 산소에 대한 윙클러 검사에서 일련의 반응을 통해 물의 산소 함량을 측정하도록 설정할 수 있다.^[1] 또한 용액 내 특정 화합물(예: 과산화 수소)의 농도를 부피 측정 방식으로 추정하고 상업용 표백 분말 및 물의 염소 함량을 추정하는 데에도 사용된다.^[1]

참조

_[1] GESTIS
_[2] Ullmann Sulfites, Thiosulfates, and Dithionites 2012
_[3] 서적 WHO Model Formulary 2008 World Health Organization
_[4] 서적 World Health Organization model list of essential medicines: 21st list 2019 World Health Organization
_[5] 서적 World Health Organization model list of essential medicines: 22nd list (2021) World Health Organization
_[6] 학술지 Tinea versicolor 2002
_[7] 학술지 Treatment of Cutaneous Calciphylaxis with Sodium Thiosulfate: Two Case Reports and a Review of the Literature 2011
_[8] 학술지 Sodium thiosulfate for prevention of cisplatin-induced hearing loss: updated survival from ACCL0431 2022-05
_[9] 학술지 Protection against Cisplatin-Induced Toxicities by N-Acetylcysteine and Sodium Thiosulfate as Assessed at the Molecular, Cellular, and in Vivo Levels 2005
_[10] 웹사이트 Sodium Thiosulfate Reduces Hearing Loss in Kids with Cancer https://www.cancer.g[...] 2022-10-06
_[11] 웹사이트 FDA approves sodium thiosulfate to reduce the risk of ototoxicity associated with cisplatin in pediatric patients with localized, non-metastatic solid tumors https://www.fda.gov/[...] 2022-09-20
_[12] 서적 The Romance of Modern Photography, Its Discovery & Its Achievements https://archive.org/[...] Seeley & Co
_[13] 서적 Inorganic Chemistry Academic Press
_[14] 서적 Elementary Chemistry https://books.google[...] Medico-Dental Publishing Co.
_[15] Greenwood&Earnshaw2nd
_[16] 학술지 Sulfide Synthesis in Preparation of Unsymmetrical Dialkyl Disulfides: Sec-butyl Isopropyl Disulfide 1978
_[17] Citation 調剤指針薬事日報社
_[18] 웹사이트 チオ硫酸ナトリウム水和物・エタノール http://www.pmda.go.j[...] 医薬品医療機器総合機構 2019-10-31
_[19] 서적 シュライバー・アトキンス無機化学第4版東京化学同人
_[20] 서적 無機化合物・錯体辞典講談社サイエンティフィク
_[21] 학술지 Calciphylaxis: A Review
_[22] 학술지 Sodium Thiosulfate: Calciphylaxis
_[23] 학술지 Sodium thiosulfate prevents vascular calcifications in uremic rats https://www.scienced[...]
_[24] GESTIS

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