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오존화물

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목차

1. 개요

오존화물은 오존(O3−) 음이온을 포함하는 무기 화합물, 아인산염 오존화물과 같은 공유 결합 화합물, 그리고 오존과 알켄의 첨가 반응으로 생성되는 유기 화합물인 몰오존화물을 포함하는 다양한 종류의 화합물을 통칭한다. 무기 오존화물은 폭발성이 강하고, 화학적 산소 발생기에서 산소 공급원으로 사용될 수 있다. 아인산염 오존화물은 일중항 산소 생산에, 몰오존화물은 오존 분해 반응의 중간체로 관여하며 트리옥솔란 고리로 전환된 후 알데히드, 케톤, 과산화물로 분해된다.

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오존화물
화학 정보
IUPAC명트라이옥시단-1-아이드-3-일
CAS 등록 번호12596-80-4
ChEBI29382
Gmelin25183
PubChem11966307
ChemSpider ID10140300
SMILES[O-]O[O]
SMILES (다른 표기)[O-][O+][O-]
InChI1/HO3/c1-3-2/h1H/p-1
InChIKeyWURFKUQACINBSI-REWHXWOFAH
표준 InChI1S/HO3/c1-3-2/h1H/p-1
표준 InChIKeyWURFKUQACINBSI-UHFFFAOYSA-M
Jmol 1none
속성
화학식O3-
산소 원자 수3
위험성
화학 정보
IUPAC명트라이옥시단-1-아이드-3-일
PubChem11966307
ChemSpider ID10140300
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InChIKeyWURFKUQACINBSI-REWHXWOFAH
표준 InChI1S/HO3/c1-3-2/h1H/p-1
표준 InChIKeyWURFKUQACINBSI-UHFFFAOYSA-M
속성
화학식O3-
몰 질량47.999
위험성
화학 정보
IUPAC명트라이옥시단-1-아이드-3-일
CAS 등록 번호12596-80-4
ChEBI29382
Gmelin25183
PubChem11966307
ChemSpider ID10140300
SMILES[O-]O[O]
SMILES (다른 표기)[O-][O+][O-]
InChI1/HO3/c1-3-2/h1H/p-1
InChIKeyWURFKUQACINBSI-REWHXWOFAH
표준 InChI1S/HO3/c1-3-2/h1H/p-1
표준 InChIKeyWURFKUQACINBSI-UHFFFAOYSA-M
Jmol 1none
속성
화학식O3-
산소 원자 수3
위험성

2. 무기 오존화물

무기 오존화물[1]은 반응성이 높은 O3− 음이온을 포함하는 암적색의 이온 화합물이다. 이 음이온은 굽은형 구조를 갖는다.

칼륨, 루비듐, 세슘 등의 알칼리 금속을 오존 속에서 연소시키거나, 수산화 알칼리를 오존으로 처리하여 생성된다. 금속 칼륨을 공기 중에 방치하면 표면이 과산화칼륨과 오존화칼륨으로 이루어진 혼합물로 덮인다. 오존화물은 매우 민감한 폭발물이므로 불활성 기체 속에서 저온으로 취급해야 한다.

2. 1. 생성 및 성질

무기 오존화물은 검붉은 색의 염이다.[13] 이 음이온은 굽은형의 오존 분자 형태를 띠고 있다.

무기성 오존화물은 칼륨, 루비듐, 세슘 등을 오존에서 연소시키거나 알칼리 금속 수산화물을 오존으로 처리하여 형성된다. 이렇게 하면 각각 오존화칼륨, 오존화루비듐, 오존화세슘이 생성될 수 있다. 이것들은 비활성 기체로 구성된 대기에 초저온의 온도에서 다루어져야 하는 매우 민감한 폭발성 물질이다. 리튬과 소듐 오존화물은 매우 불안정하며 CsO3로부터 시작되는 저온의 이온 교환으로 준비되어야 한다. 소듐 오존화물()은 NaOH와 NaO2로 분해되기 쉬워 이전에는 순수한 형태로 얻을 수 없다고 여겨졌으나, 크립탠드와 메틸아민의 도움으로 순수한 소듐 오존화물은 NaNO2와 등구조적인 붉은색 크리스탈의 형태로 얻을 수 있게 되었다.[14][15]

2. 2. 응용

이온성 오존화물은 화학적 산소 발생기에서 산소 공급원으로 사용될 수 있다.[16] 테트라메틸암모늄 오존화물은 액체 암모니아에서 세슘 오존화물과의 복분해 반응을 통해 생성될 수 있으며, 75°C까지 안정하다.[16]

:CsO3 + [(CH3)4N][O2] -> CsO2 + [(CH3)4N][O3]

알칼리 토금속의 오존화물도 알려져 있는데, 마그네슘 오존화물 복합체는 저온 아르곤 매트릭스에서 분리된 사례가 보고되었다.[17]

3. 공유 결합 오존화물

공유 결합 오존화물은 주로 아인산염 에스터와 오존의 반응으로 생성되는 화합물을 의미한다. 아인산염 오존화물((RO)3PO3)은 일중항 산소 생산에 사용된다.[18][19]

3. 1. 생성 및 분해

아인산염 오존화물((RO)3PO3)은 일중항 산소 생산에 사용된다.[18][19] 저온에서 다이클로로메테인의 아인산염 에스터를 오존화하여 생성할 수 있으며, 분해되면서 일중항 산소와 아인산염 에스터를 생성한다.[6][7]

```

(RO)3P + O3 -> (RO)3PO3

(RO)3PO3 -> (RO)3PO + 1O2

3. 2. 응용

아인산염 오존화물((RO)3PO3영어)은 일중항 산소 생성에 사용된다.[18][19] 아인산염 오존화물은 저온에서 다이클로로메테인의 아인산염 에스터를 오존화하여 생성할 수 있고, 분해되면 일중항 산소와 아인산염 에스터를 생성한다.[6][7]

4. 유기 오존화물 (몰오존화물)

몰오존화물은 오존과 알켄 사이의 첨가 반응으로 생성되는 불안정한 화합물이다.[8][9] 이들은 오존 분해 반응 과정에서 거의 분리되지 않으며, 빠르게 5원자 C–O–O–C–O 고리를 가진 '''트리옥솔란'''(trioxolane) 고리 구조로 전환된다.[8][9] 몰오존화물은 일반적으로 불쾌한 냄새가 나는 기름 같은 액체 형태로 나타나며, 물이 존재하는 경우 카르보닐 화합물인 알데하이드, 케톤, 과산화물로 빠르게 분해된다.

유기 오존화물의 형성. 두 번째 화살표는 오존 분해에서 보여지는 여러 단계를 나타냅니다.

4. 1. 생성 및 분해

몰오존화물은 오존과 알켄 사이의 첨가 반응으로 생성된다.[8][9] 오존 분해 반응 과정에서 분리되는 경우는 드물다. 몰오존화물은 불안정하여 빠르게 5원자 C–O–O–C–O 고리를 가진 '''트리옥솔란'''(trioxolane) 고리 구조로 전환된다.[8][9] 일반적으로 불쾌한 냄새가 나는 기름 같은 액체 형태로 나타나며, 물이 존재하는 경우 카르보닐 화합물인 알데하이드, 케톤, 과산화물로 빠르게 분해된다.

분자오존화물은 오존과 알켄 사이의 추가적인 작용으로 구성되어 있다. 이들은 가오존 분해 과정에서 거의 분리되지 않는다. 분자오존화물은 불안정하며 빠르게 C–O–O–C–O 형태의 5원자 구조인 트리옥솔란 고리로 분리된다.[20][21] 그것들은 주로 악취가 나는 기름진 액체의 형태로 나타나며, 물에서 카보닐 화합물인 알데하이드, 케톤, 과산화물로 빠르게 분해된다.

4. 2. 오존 분해

몰오존화물은 오존과 알켄 사이의 첨가 반응으로 생성된다.[8][9] 오존 분해 반응 과정에서 분리되는 경우는 드물다. 몰오존화물은 불안정하여 빠르게 5원자 C–O–O–C–O 고리를 가진 '''트리옥솔란'''(trioxolane) 고리 구조로 전환된다.[8][9] 일반적으로 불쾌한 냄새가 나는 기름 같은 액체 형태로 나타나며, 물이 존재하는 경우 카르보닐 화합물인 알데하이드, 케톤, 과산화물로 빠르게 분해된다.

참조

[1] 서적 Advanced Inorganic Chemistry 1988
[2] 저널 Ionic Ozonides of Lithium and Sodium: Circumventive Synthesis by Cation Exchange in Liquid Ammonia and Complexation by Cryptands
[3] 저널 Synthesis and crystal structure determination of sodium ozonide http://www.rsc.org/d[...]
[4] 저널 Ionic Ozonides 2007-08
[5] 논문 Formation and Characterization of Magnesium Bisozonide and Carbonyl Complexes in Solid Argon https://www.research[...]
[6] 서적 Inorganic Chemistry, 3rd Edition Pearson
[7] 백과사전 Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis John Wiley & Sons
[8] 저널 Mechanism of Ozonolysis
[9] 웹사이트 Ozonolysis mechanism https://www.organic-[...]
[10] 서적 Advanced Inorganic Chemistry 1988
[11] 저널 Ionic Ozonides of Lithium and Sodium: Circumventive Synthesis by Cation Exchange in Liquid Ammonia and Complexation by Cryptands
[12] 저널 Synthesis and crystal structure determination of sodium ozonide
[13] 서적 Advanced Inorganic Chemistry https://archive.org/[...] 1988
[14] 저널 Ionic Ozonides of Lithium and Sodium: Circumventive Synthesis by Cation Exchange in Liquid Ammonia and Complexation by Cryptands
[15] 저널 Synthesis and crystal structure determination of sodium ozonide http://www.rsc.org/d[...]
[16] 저널 Ionic Ozonides 2007-08
[17] 논문 Formation and Characterization of Magnesium Bisozonide and Carbonyl Complexes in Solid Argon https://www.research[...]
[18] 서적 Inorganic Chemistry, 3rd Edition Pearson
[19] 백과사전 Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis John Wiley & Sons
[20] 저널 Mechanism of Ozonolysis
[21] 웹사이트 Ozonolysis mechanism https://www.organic-[...]


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