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염소산

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1. 개요

염소산은 화학식 HClO₃를 갖는 무기산이다. 염소산은 염소산 바륨을 황산으로 탈수시키거나, 하이포아염소산을 가열하여 제조할 수 있다. 염소산은 불균등화 반응에 대해 열역학적으로 불안정하며, 30% 농도까지는 차가운 수용액에서 안정하지만, 농도가 40% 이상이거나 가열 시 분해되어 과염소산, 물, 산소, 염소, 이산화 염소 등을 생성한다. 염소산은 강력한 산화제이며, 대부분의 유기 물질이나 가연성 물질과 접촉 시 급격히 연소된다. 염소산염은 염소산의 염으로, 화약, 폭약의 원료 및 표백제로 사용되며, 대한민국 소방법에 따라 위험물 제1류로 지정되어 관리된다.

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염소산 - [화학 물질]에 관한 문서
개요
이름염소산
다른 이름염소산(V)
화학식HClO3
몰 질량84.45914 g mol−1
외관무색 용액
밀도1 g/mL (용액, 근사치)
용해도>40 g/100 ml (20 °C)
짝염기염소산염
pKa약 −1
분자 모양삼각뿔형
식별 정보
ChemSpider ID18513
PubChem19654
EC 번호232-233-0
UN 번호2626
UNIIZ0V9L75H3K
InChI1/ClHO3/c2-1(3)4/h(H,2,3,4)
SMILESO[Cl+2]([O-])[O-]
InChIKeyXTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYAG
CAS 등록번호7790-93-4
위험성
주요 위험산화제, 부식성
GHS 신호어위험
NFPA 704NFPA-H: 3
NFPA-F: 0
NFPA-R: 2
NFPA-S: OX
관련 화합물
다른 음이온브롬산
요오드산
다른 양이온염소산 암모늄
염소산 나트륨
염소산 칼륨
관련 화합물염산
차아염소산
아염소산
과염소산
구조
염소산 2D 구조
염소산 2D 구조
염소산 3D 구조
염소산 3D 구조

2. 제법

염소산은 염소산 바륨을 황산으로 탈수시키거나, 하이포아염소산을 가열하는 등 다양한 방법으로 제조할 수 있다. 염소산염은 끓는 물에 용해해야 하며, 산은 혼합하기 전에 물에 약간 희석하여 가열해야 한다. 또한, 양이온 교환 수지와 염소산 나트륨(NaClO3)과 같은 가용성 염을 사용하여 최대 10% 농도의 용액을 생성할 수 있다. 어떤 방식으로 생산되든, 염소산은 H2SO4 위의 진공 건조기에서 최대 40%까지 농축될 수 있다.[2]

2. 1. 염소산 바륨과 황산의 반응

염소산 바륨 수용액과 묽은 황산을 혼합하면 불용성 황산 바륨이 침전되고, 염소산 수용액이 생성된다.[2] 반응식은 다음과 같다.

:Ba(ClO3)2 + H2SO4 → 2HClO3 + BaSO4

2. 2. 하이포아염소산의 가열

하이포아염소산을 가열하면 염소산과 염화 수소가 생성된다.[2]

: 3HClO → HClO3 + 2 HCl

2. 3. 기타 제법

양이온 교환 수지와 염소산 나트륨(NaClO3)을 반응시켜 염소산을 얻을 수 있다. 이때, Na+ 양이온은 H+와 교환된다.[2]

3. 화학적 성질

염소산은 불균등화 반응에 대해 열역학적으로 불안정하다. 염소산 수용액은 강산이며, 강력한 산화제이므로 표백 작용이 있다.

묽은 황산과 염소산 바륨 수용액을 혼합하면 불용성인 황산 바륨이 침전되어 염소산 수용액이 생성된다.

:Ba(ClO3)2\ + H2SO4 -> 2HClO3\ + BaSO4

3. 1. 안정성

염소산은 차가운 수용액에서 약 30% 농도까지 안정하며, 감압 하에서 주의 깊게 증발시키면 최대 40% 농도까지 농축할 수 있다. 이러한 농도 이상에서는 염소산 용액이 분해되어 다음과 같은 다양한 생성물을 생성한다.

반응식
8 HClO3 → 4 HClO4 + 2 H2O + 2 Cl2 + 3 O2
3 HClO3 → HClO4 + H2O + 2 ClO2


3. 2. 분해 반응

염소산은 불균등화 반응에 대해 열역학적으로 불안정하다.[1]

염소산은 30% 정도의 농도까지는 차가운 수용액에서 안정하며, 감압 하에서 주의 깊게 증발시키면 최대 40%의 용액을 제조할 수 있다.[1] 이러한 농도 이상, 혹은 가열하면 염소산 용액은 분해되어 과염소산, , 산소, 염소, 이산화 염소 등 다양한 생성물을 생성한다.[1]

:8HClO3 → 4HClO4 + 2H2O + 2Cl2 + 3 O2

:3HClO3 → HClO4 + H2O + 2 ClO2

4. 위험성

염소산은 강력한 산화제이다. 대부분의 유기 물질이나 가연성 물질은 접촉 시 급격히 연소된다.[1]

5. 염소산염

염소산염은 염소산(HClO3)의 염으로, 불안정하며 폭발성이 있어 화약, 폭약의 원료 및 표백제로 사용된다. 이러한 특성 때문에 대한민국에서는 위험물 제1류로 지정하여 관리하고 있다.[1]

5. 1. 주요 염소산염

다음은 주요 염소산염이다.

  • NaClO3
  • KClO3
  • NH4ClO3
  • Ca(ClO3)2
  • Ba(ClO3)2
  • Zn(ClO3)2
  • AgClO3


염소산염은 모두 불안정하여 취급에 주의해야 한다. 화약이나 폭약의 원료로 사용되며, 표백에도 사용된다. 일본에서는 소방법에 따라 염소산염류를 위험물 제1류로 지정하고 있다.

5. 2. 대한민국 내 규제

대한민국에서는 소방법에 따라 염소산염류를 위험물 제1류로 지정하여 관리하고 있다.[1] 이는 염소산염의 불안정성과 위험성을 고려한 조치이다.

참조

[1] 서적 Lehrbuch der anorganischen Chemie 2007
[2] 서적 Handbook of Preparative Inorganic Chemistry https://archive.org/[...] Academic Press 1963



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