아염소산염
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1. 개요
아염소산염은 염소의 옥소산에서 유래한 화합물로, 아염소산 이온(ClO₂⁻)을 포함한다. 아염소산은 불안정하여 낮은 농도의 수용액으로만 존재하며, 상업적으로는 아염소산 나트륨(NaClO₂)이 가장 중요하다. 아염소산염은 강력한 산화력을 가지며, pH에 따라 산화력이 달라진다. 아염소산 나트륨은 섬유, 펄프, 종이 표백에 사용되며, 이산화 염소를 생성하는 데 주로 활용된다. 아염소산염은 유기물과 혼합 시 폭발할 수 있으며, 노출 시 정자 및 갑상선 기능에 영향을 미칠 수 있어 주의가 필요하다.
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염소산염은 화학식 ClO3−를 갖는 염소의 옥시음이온으로, 금속 염소산염은 특정 방식으로 제조되거나 산업적으로 합성되며, 자연적으로 건조 지역이나 화성에서도 발견되고 독성과 산화성으로 인해 규제를 받는다. - 염소 산화물 - 일산화 이염소
일산화 이염소는 폭발성을 지닌 갈색 기체로, 차아염소산의 무수물이며 다양한 물질과 격렬하게 반응하고 물에 녹으면 염소산과 염산을 생성하며 빛이나 열에 의해 분해되어 염소 기체를 생성하고, 특정 조건 하에 제조하여 유기 화합물 염소화 반응에 사용될 수 있으며 안전을 위해 저온 보관이 필요하다.
| 아염소산염 - [화학 물질]에 관한 문서 | |
|---|---|
| 일반 정보 | |
| 화학식 | ClO2− |
| 몰 질량 | 67.452 g/mol |
| PubChem CID | 197148 |
| ChemSpider ID | 170734 |
| UNII | Z63H374SB6 |
| CAS 등록번호 | 14998-27-7 |
| EC 번호 | 215-285-9 |
| SMILES | [O-][Cl+][O-] |
| 표준 InChI | 1S/ClHO2/c2-1-3/h(H,2,3)/p-1 |
| 표준 InChIKey | QBWCMBCROVPCKQ-UHFFFAOYSA-M |
| 성질 | |
| 외관 | 해당 없음 |
| 용해도 | 해당 없음 |
| 짝산 | 아염소산 |
| 위험성 | |
| 주요 위험 | 해당 없음 |
| 인화점 | 해당 없음 |
| 자연 발화점 | 해당 없음 |
| 구조 | |
 | |
| |
2. 화합물
아염소산(HClO₂)은 염소의 옥소산 중 가장 불안정한 화합물이며, 낮은 농도의 수용액으로만 존재한다.[1] 농축이 불가능하여 상업적 제품으로는 생산되지 않는다.[1] 알칼리 금속 및 알칼리 토금속 아염소산염은 무색 또는 옅은 노란색을 띤다.[1] 아염소산 나트륨(NaClO₂)은 상업적으로 가장 중요한 아염소산염이다.[1] 중금속 아염소산염(Ag⁺, Hg⁺, Tl⁺, Pb²⁺, Cu²⁺ 및 NH₄⁺)은 불안정하며 열이나 충격에 의해 폭발적으로 분해된다.[1]
아염소산 나트륨은 염소산 나트륨(NaClO₃)으로부터 간접적으로 유도된다. 먼저 폭발적으로 불안정한 기체인 이산화 염소(ClO₂)는 메탄올, 과산화 수소, 염산 또는 이산화황과 같은 적절한 환원제로 염소산 나트륨을 환원시켜 생성된다.
- 아염소산 나트륨(NaClO₂)
- 아염소산 마그네슘(Mg(ClO₂)₂)
3. 구조 및 성질
아염소산염 이온(ClO₂⁻)은 염소 원자에 비공유 전자쌍이 있어 굽은 분자 구조를 가진다. O-Cl-O 결합각은 111°이고 Cl-O 결합 길이는 156 pm이다.[1] 아염소산염은 표준 반쪽 전지 전위 기준으로 염소 옥시음이온 중 가장 강력한 산화제이다.[2] 아염소산염의 산화력은 pH에 따라 달라지는데, 아래 표에서 볼 수 있듯이 산성 조건에서 더 강력한 산화력을 보인다.
| 이온 | 산성 반응 | E° (V) | 중성/염기성 반응 | E° (V) |
|---|---|---|---|---|
| 차아염소산염 | H+ + HOCl + e− → ½ Cl2(g) + H2O | 1.63 | ClO− + H2O + 2 e− → Cl− + 2 OH− | 0.89 |
| 아염소산염 | 3 H+ + HOClO + 3 e− → ½ Cl2(g) + 2 H2O | 1.64 | ClO₂⁻ + 2 H2O + 4 e− → Cl− + 4 OH− | 0.78 |
| 염소산염 | 6 H+ + ClO₃⁻ + 5 e− → ½ Cl2(g) + 3 H2O | 1.47 | ClO₃⁻ + 3 H2O + 6 e− → Cl− + 6 OH− | 0.63 |
| 과염소산염 | 8 H+ + ClO₄⁻ + 7 e− → ½ Cl2(g) + 4 H2O | 1.42 | ClO₄⁻ + 4 H2O + 8 e− → Cl− + 8 OH− | 0.56 |
4. 합성
아염소산은 저농도에서만 안정하므로 농축이 불가능하여 상업적으로 합성할 수 없다.[1] 그러나 아염소산의 나트륨염은 안정하며 저렴하게 구할 수 있다. 아염소산 나트륨은 염소산 나트륨(NaClO3)으로부터 간접적으로 합성된다.[1] 먼저 폭발성이 있고 불안정한 이산화 염소 가스를 강산성 용액에서 염화 나트륨, 이산화 황 또는 염산과 같은 적당한 환원제를 사용하여 염소산 나트륨으로부터 합성한다. 그 후 이산화 염소는 염기성 용액에 흡수되고 과산화 수소로 환원되어 아염소산 나트륨이 생성된다.[1]
: 2ClO2 + 2NaOH + H2O2 → 2NaClO2 + O2 + 2H2O
5. 용도
아염소산 나트륨 (NaClO2)은 섬유, 펄프, 종이의 표백에 사용된다. 그러나 강력한 산화성에도 불구하고 직접 사용되는 경우는 드물며, 대신 이산화 염소 (ClO2)를 생성하는 데 사용된다. 일반적으로 염산(HCl)과의 반응을 통해 생성된다.[1]
:5 NaClO2 + 4 HCl → 5 NaCl + 4 ClO2 + 2 H2O
6. 안전 및 건강 위험
아염소산 나트륨을 참조할 것. 아염소산염은 다른 산화제와 마찬가지로 유기물과 혼합 시 폭발할 수 있으므로 주의해서 다루어야 한다.[3]
2009년, 캘리포니아 환경 건강 위험 평가국(OEHHA)은 캘리포니아 과학자들이 고농도의 아염소산염 노출이 정자 및 갑상선 기능에 영향을 미치고, 위궤양을 유발하며, 실험 동물에서 적혈구 손상을 일으킨다고 보고한 후, 식수 내 아염소산염 농도를 50ppb 미만으로 유지하는 것을 목표로 하는 공중 보건 목표를 발표했다.[3] 일부 연구에서는 특정 수준에서 아염소산염이 발암성이 있을 수 있음을 시사했다.[5]
미국 연방 법적 기준은 식수 내 아염소산염을 1000ppb까지 허용하는데, 이는 캘리포니아의 공중 보건 목표보다 20배나 많은 양이다.[6]
7. 기타 옥시음이온
염소는 다양한 산화수의 옥시음이온을 형성할 수 있다. 염화물(Cl⁻), 차아염소산염(ClO⁻), 아염소산염(ClO₂⁻), 염소산염(ClO₃⁻), 과염소산염(ClO₄⁻) 등이 존재한다.[1]
| 산화수 | −1 | +1 | +3 | +5 | +7 |
|---|---|---|---|---|---|
| 음이온 이름 | 염화물 | 차아염소산염 | 아염소산염 | 염소산염 | 과염소산염 |
| 화학식 | Cl− | ClO− | ClO₂− | ClO₃− | ClO₄− |
| 구조 |  |  |  |  |  |
참조
[1]
서적
Chemistry of the elements
Butterworth-Heinemann
2006
[2]
서적
Cotton&Wilkinson5th
[3]
웹사이트
Final Public Health Goal for Chlorite
https://oehha.ca.gov[...]
2023-08-08
[4]
웹사이트
EWG's Tap Water Database: Contaminants in Your Water
https://www.ewg.org/[...]
2023-08-08
[5]
웹사이트
Public Health Goal for Chlorite in Drinking Water
https://oehha.ca.gov[...]
2023-08-08
[6]
웹사이트
Stage 1 and Stage 2 Disinfectants and Disinfection Byproducts Rules
https://www.epa.gov/[...]
2015-10-13
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