오플루오린화 안티모니

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1. 개요

오플루오린화 안티모니(SbF₅)는 오염화 안티모니와 무수 플루오린화 수소산의 반응 또는 삼플루오린화 안티모니와 플루오린 기체의 반응으로 제조된다. 기체 상태에서는 삼각쌍뿔 분자 구조를 가지며, 액체 및 고체 상태에서는 중합체 구조를 갖는다. 강력한 루이스 산으로, 헥사플루오로안티모네이트([SbF₆]⁻) 음이온을 형성하며, 초강산 플루오로안티몬산의 짝염기이다. 오플루오린화 안티모니는 플루오린의 산화력을 증가시키고, 플루오린 화합물로부터 플루오린 기체를 발생시키는 데 사용되며, 마법산, 플루오로안티몬산 등의 초강산 용액 제조에 활용된다. 많은 화합물과 격렬하게 반응하여 유독한 플루오린화 수소 기체를 방출하며, 피부와 눈에 부식성이 강하므로 취급에 주의해야 한다.

오플루오린화 안티모니 - [화학 물질]에 관한 문서

개요

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오플루오린화 안티모니 2D 구조

오플루오린화 안티모니 단량체 3D 모델

IUPAC 이름	오플루오린화 안티모니(V)
다른 이름	오플루오린화 안티모니 펜타플루오리도안티모니
계통 이름	펜타플루오로-λ5-스티반

식별 정보

SMILES	F[Sb](F)(F)(F)F
InChI	1/5FH.Sb/h5*1H;/q;;;;;+5/p-5/rF5Sb/c1-6(2,3,4)5
InChIKey	VBVBHWZYQGJZLR-NMXCDXEPAW
표준 InChI	1S/5FH.Sb/h5*1H;/q;;;;;+5/p-5
표준 InChIKey	VBVBHWZYQGJZLR-UHFFFAOYSA-I
CAS 등록번호	7783-70-2
UNII	6C93R71VRF
PubChem CID	24557
ChemSpider ID	22963
RTECS 번호	CC5800000
UN 번호	1732
EC 번호	232-021-8
DTXSID	DTXSID00893075

물리화학적 성질

화학식	SbF5
분자량	216.74 g/mol
외관	무색의 유성, 점성 액체, 흡습성
냄새	자극적이고 날카로운 냄새
밀도	2.99 g/cm³
녹는점	8.3 °C
끓는점	149.5 °C
용해도	반응함
다른 용매에 대한 용해도	KF, 액체 SO2에 용해됨

위험성

주요 위험	극도로 유독하고 부식성이 있으며 건강에 위험함. 물 및 생물 조직과 접촉 시 플루오린화 수소를 방출함. 강력한 산화제.
NFPA 704	NFPA-H: 4 NFPA-F: 0 NFPA-R: 3 NFPA-S: W+OX
GHS 신호어	위험
인화점	불연성
LC50	270 mg/m³ (마우스, 흡입)
LCLo	15 mg/m³ (쥐, 흡입, 2시간)
LD50	270 mg/kg (마우스, 피하)
REL	TWA 0.5 mg/m³ (Sb로)
PEL	TWA 0.5 mg/m³ (Sb로)
IDLH	50 mg/m³

관련 화합물

다른 화합물	삼플루오린화 안티모니
다른 음이온	오염화 안티모니
다른 양이온	오플루오린화 인 오플루오린화 비소 오플루오린화 비스무트

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1. 개요
2. 제조
3. 구조 및 화학 반응
- 3.1. 헥사플루오로안티모네이트
4. 안전성
5. 응용

2. 제조

오플루오린화 안티모니는 오염화 안티모니(SbCl₅)와 무수 플루오린화 수소산을 반응시켜 제조한다.

: SbCl₅ + 5 HF → SbF₅ + 5 HCl

삼플루오린화 안티모니(SbF₃)와 플루오린 기체를 반응시키는 방법도 사용된다.

: SbF₃ + F₂ → SbF₅

3. 구조 및 화학 반응

기체 상태의 오플루오린화 안티모니(SbF₅)는 삼각쌍뿔 분자 구조를 갖는다. 액체 및 고체 상태에서는 더 복잡한 구조를 가지는데, 액체는 각 Sb가 팔면체인 중합체를 포함하며 화학식은 [SbF₄(μ-F)₂]_n로 표기한다. (μ-F는 플루오린 원자가 두 개의 SbF₄를 연결하고 있음을 나타낸다.) 결정질은 사면체형 분자기하구조이며, 화학식은 [SbF₄(μ-F)]₄이다. Sb₄F₄ 고리 내에서 Sb-F 결합 길이는 2.02 Å이며, 나머지 플루오린 리간드는 1.82 Å로 더 짧다.

PF₅와 AsF₅는 고체 및 액체 상태에서 단량체로 존재하지만, BiF₅는 중합체이다.

SbF₅는 플루오린(F₂) 존재 하에 산소를 산화시키는 강력한 산화제이다.

: 2 SbF₅ + F₂ + 2 O₂ → 2 [O₂]⁺[SbF₆]^-

SbF₅는 플루오린 화합물로부터 플루오린 기체를 생성하는 반응에도 사용된다.

: 4 SbF₅ + 2 K₂MnF₆ → 4 KSbF₆ + 2MnF₃ + F₂

이 반응은 SbF₅가 플루오린화 이온(F^-)에 대한 높은 친화도를 갖기 때문에 일어나며, 이는 초강산 생성에 사용되는 이유 중 하나이다.

3.1. 헥사플루오로안티모네이트

오플루오린화 안티모니(SbF₅)는 강력한 루이스 산으로, 플루오린화 이온(F^-)과 결합하여 매우 안정적인 음이온인 헥사플루오로안티모네이트([SbF₆]^-)를 형성한다. [SbF₆]^-는 초강산 플루오로안티몬산의 짝염기이며, 약배위 음이온으로 헥사플루오로인산염(PF₆^-)과 유사하다.

[SbF₆]^-는 염기성은 약하지만, 추가적인 SbF₅와 반응하여 중심 대칭 첨가물인 [Sb₂F₁₁]^-를 생성한다.

:SbF₅ + [SbF₆]⁻ → [Sb₂F₁₁]⁻

[Sb₂F₁₁]^- 음이온은 HF/SbF₅ 혼합물에서 발견되는 이온 중 하나이다.

4. 안전성

SbF₅는 많은 화합물과 격렬하게 반응하며, 종종 위험한 플루오린화 수소 기체를 방출한다. 플루오린화 수소는 피부와 눈에 부식성이 강하기 때문에 SbF₅ 취급에 대단한 주의가 요구된다. SbF₅는 유리를 녹이기 때문에 납 용기나 테플론 재질의 통에 보관한다. 또한 물과도 격렬하게 반응하며, 피부와 눈에 매우 유독하고 부식성이 강하다.

5. 응용

오플루오린화 안티모니(SbF₅)는 다른 산의 산성도를 높이는 데 사용된다. 특히 플루오로설폰산과의 1:1 혼합물은 매직산이라고 불리며, 탄화수소 등도 이온화한다.

대한민국에서는 반도체 제조 공정에서 식각액 및 세정액의 성분으로 사용될 수 있으며, 일부 화학 반응의 촉매로 활용되기도 한다. 이러한 산업적 응용은 대한민국 경제 발전에 기여하지만, 환경 및 안전 문제에 대한 주의가 필요하다.