주석산 칼륨 나트륨

3. 성질

무색 또는 청백색을 띠는 사방정계 결정으로, 일반적으로 4분자의 결정수를 포함하며 화학식은 KNaC₄H₄O₆·4H₂O이다. 물에 매우 잘 녹지만 (1111 g/L), 알코올에는 녹기 어렵다.

주석산 칼륨 나트륨 결정은 상대 습도가 약 30% 이하가 되면 탈수되고, 상대 습도가 약 84% 이상에서는 용해된다.

약간 짠맛과 청량감이 있는 풍미를 가지며, EU에서는 식품 첨가물로 인정받고 있다 ('''E337'''). 약학 분야에서는 하제나 이뇨제로 사용된다.

온화한 환원 작용을 가지므로, 은의 무전해 도금을 수행할 때 환원제로 사용되며, 과거에는 판유리로부터 거울을 제작할 때 이용되었다.

3. 1. 압전 효과

3. 2. 킬레이트 작용

• 공업 분야: 도금액의 성분으로 사용된다.
• 화학 분석: 펠링 시험, 베르트랑 시약, 뷰렛 반응, 네슬러 시험^[20] 등 다양한 분석 시약의 일부로 첨가된다. 또한 카드뮴의 정량^[21] 분석에도 시약 중 하나로 활용된다.
• 유기 합성: 분액 조작 과정에서 에멀젼이나 침전이 형성되는 것을 억제하기 위해 사용된다. 특히 LAH이나 DIBAL-H과 같은 수소화 알루미늄 계열 시약을 사용한 반응의 후처리 과정에서 유용하게 쓰인다^[22].

4. 제조

주석산 칼륨 나트륨은 주로 68% 이상의 주석산을 함유한 주석산 수소 칼륨을 원료로 사용하여 만든다. 먼저 이 원료를 물이나 이전 공정에서 남은 모액에 녹인다. 그 다음, 뜨거운 포화 수산화 나트륨 용액을 이용해 용액의 pH를 8로 맞추어 염기성으로 만든다. 이후 활성탄으로 색을 제거하고 화학적으로 정제한 뒤 여과 과정을 거친다. 걸러낸 여과액은 100°C에서 42 °Bé 농도가 될 때까지 증발시킨다. 농축된 용액은 서서히 냉각시키면서 주석산 칼륨 나트륨 결정을 얻는 과립기로 보내진다. 생성된 결정은 원심 분리를 통해 모액과 분리하고, 세척한 후 회전식 건조기에서 건조한다. 마지막으로 체로 쳐서 입자 크기별로 분류하여 포장한다. 시중에서 판매되는 제품의 입자 크기는 2000 μm에서 250 μm 미만(분말 형태)까지 다양하다.^[2]

다른 방법으로는 1 몰의 주석산 수소 칼륨(KHC₄H₄O₆)이 포함된 뜨거운 용액에 0.5 몰의 탄산 나트륨을 첨가하여 만들 수도 있다. 이 용액을 뜨거울 때 여과한 후 건조시키면 고체 상태의 주석산 칼륨 나트륨(NaKC₄H₄O₆)이 미세 결정 형태로 석출된다.

5. 용도

주석산 칼륨 나트륨은 다양한 분야에서 활용되어 왔다.

1824년 데이비드 브루스터 경이 압전 효과를 발견하고 이를 열전기라고 명명한 이후,^[8][9] 1919년 알렉산더 맥린 니콜슨은 벨 연구소에서 주석산 칼륨 나트륨을 이용하여 마이크와 스피커 같은 오디오 관련 발명품을 개발했다.^[10] 1921년에는 강유전체임이 보고되었고,^[15] 높은 비유전율(약 4,000)과 특정 온도 범위(255 K ~ 297 K)에서 나타나는 강유전성^[14]을 활용하여 압전 소자로서 크리스털 이어폰이나 크리스털 마이크 등에 널리 사용되었다.^[16] 제2차 세계 대전 중에는 나치 독일이나 대일본 제국 등에서 군수 물자로 분류되어 대잠수함용 수중 청음기 등에 이용되기도 했다.^[17][18][19] 그러나 습기에 약한 단점이 있어, 현재는 인산이수소칼륨(KDP)이나 티탄산 바륨(BT) 등 다른 재료가 개발됨에 따라 압전 소자로는 거의 사용되지 않는다.

식품 분야에서는 약간 짠맛과 청량감이 있는 풍미를 가져 EU에서 식품 첨가물(E337)로 인정받고 있다.^[13] 약학 분야에서는 하제나 이뇨제로 사용된다.

온화한 환원 작용을 가지고 있어 은의 무전해 도금 시 환원제로 사용되며, 과거에는 판유리로부터 거울을 제작하는 데 이용되기도 했다.

또한 물에 잘 녹고 수용액 상태에서 전리하여 킬레이트 작용을 하는 주석산 이온을 생성하기 때문에, 약염기성 킬레이트제로도 널리 사용된다. 공업적으로는 도금액의 성분으로 활용되며, 화학 분석에서는 펠링 시험, 베르트랑 시약, 뷰렛 반응, 네슬러 시험^[20], 카드뮴의 정량^[21] 등 다양한 분석 시약의 일부로 첨가된다. 유기 합성에서는 킬레이트 작용을 이용하여 분액 조작 시 에멀젼이나 침전의 형성을 억제하는 데 사용되는데, 특히 LAH이나 DIBAL-H과 같은 수소화 알루미늄계 시약을 사용한 반응의 후처리에 유용하게 활용된다^[22].

참조

_[1] 서적 CRC Handbook of Chemistry and Physics CRC Press
_[2] 서적 Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry Wiley
_[3] 논문 Ferroelectricity: The Foundation of a Field from Form to Function 2005-11
_[4] 서적 Reagents for Organic Synthesis Wiley
_[5] 웹사이트 Rochelle Salt applications http://tartaric.com/[...]
_[6] 웹사이트 SP-401 Skylab, Classroom in Space https://history.nasa[...] NASA 1977-01
_[7] 간행물 Electronic Engineering 1951-03
_[8] 웹사이트 A Short History of Ferroelectricity http://groups.ist.ut[...] groups.ist.utl.pt 2009-12-04
_[9] 논문 Observations of the pyro-electricity of minerals https://books.google[...]
_[10] 웹사이트 https://sites.google[...]
_[11] 웹사이트 Potassium sodium tartrate tetrahydrate http://www.chemblink[...] chemBlink
_[12] 서적 Electronic Engineering 1951-03
_[13] 웹사이트 Current EU approved additives and their E Numbers http://www.food.gov.[...]
_[14] 서적 理科年表 平成18年版 丸善
_[15] 논문 Piezo-Electric and Allied Phenomena in Rochelle Salt
_[16] 논문 Ferroelectricity: The Foundation of a Field from Form to Function http://theeestory.co[...]
_[17] 웹사이트 河合平司先生を偲ぶ http://www.kobayasi-[...]
_[18] 웹사이트 戦時中のワイン造りの奨励（答え） https://www.nta.go.j[...] 国税庁
_[19] 웹사이트 ロッシェル塩、ワイナリー「サドヤ」（甲府市） https://www.sankei.c[...] 産経ニュース 2015-08-12
_[20] 웹사이트 「国税庁所定分析法」の全部改正について http://www.nta.go.jp[...] 국세청 1991-06-07
_[21] 웹사이트 農用地土壌汚染対策地域の指定要件に係るカドミウムの量の検定の方法を定める省令（昭和四十六年農林省令第四十七号） https://laws.e-gov.g[...] 총무성행정관리국 2010-06-16
_[22] 서적 Reagents for Organic Synthesis Wiley
_[23] 웹사이트 SP-401 Skylab, Classroom in Space http://history.nasa.[...] NASA
_[24] 서적 CRC Handbook of Chemistry and Physics CRC Press
_[25] 서적 Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry Wiley