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하이포아염소산 칼슘

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목차

1. 개요

하이포아염소산 칼슘은 수영장 위생, 식수 소독, 유기 화학 반응 등 다양한 용도로 사용되는 화합물이다. 1785년 염소의 표백 작용 발견 이후, 찰스 테넌트와 찰스 매킨토시가 18세기 말에 제조 공정을 개발하여 1799년 특허를 받았다. 산업적으로 습윤 소석회와 염소 기체의 반응으로 생산되며, 염산과 반응하여 염소를 생성하는 등 다양한 반응을 보인다. 강력한 산화제이므로, 습하거나 뜨거운 상태, 산, 유기 물질, 금속 근처에 보관해서는 안 된다.

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하이포아염소산 칼슘 - [화학 물질]에 관한 문서
일반 정보
차아염소산 칼슘
차아염소산 칼슘
다른 이름하이포아염소산 칼슘 염
표백 분말
염소 석회
IUPAC 이름해당 없음
ChemSpider ID
ChemSpider ID22912
InChI1S/Cacl.ClO/c;1-2/q+2;2*-1
SMILESCl[O-].[Ca+2].Cl[O-]
StdInChI1S/Ca.2ClO/c;2*1-2/q+2;2*-1
CAS 등록번호7778-54-3
EINECS231-908-7
PubChem24504
RTECSNH3485000
UN 번호1748
2208
ChEBI31342
ChEMBL2251447
KEGGD01727
UNII11DXB629VZ
특성
화학식Ca(ClO)₂
몰 질량142.98 g/mol
외형흰색/회색 분말
밀도2.35 g/cm³ (20 °C)
용해도25 °C에서 21 g/100 mL
다른 용매에 대한 용해도알코올과 반응
녹는점100 °C
끓는점175 °C (분해)
위험성
외부 MSDSICSC 0638
신호어위험
인화점불연성
LD50850 mg/kg (경구, 쥐)
관련 화합물
다른 음이온염화 칼슘
아염소산 칼슘
염소산 칼슘
과염소산 칼슘
다른 양이온하이포아염소산 리튬
하이포아염소산 나트륨
하이포아염소산 칼륨
하이포아염소산 바륨
하이포아염소산 은
기타 화합물하이포아염소산염
일산화 염소
하이포아염소산
하이포아염소산 메틸

2. 역사

찰스 테넌트와 찰스 매킨토시는 18세기 말 차아염소산 칼슘 제조 산업 공정을 개발하여 1799년에 특허를 받았다.[3] 이 물질은 제1차 세계 대전 동안 참호 소독제의 활성 성분으로 사용되어 군사적으로 중요해졌다.[3]

염소에 의한 표백 작용은 1785년 클로드 루이 베르톨레가 발견했지만, 염소 자체의 냄새와 독성이 강해 실용화는 어려웠다. 이후 베르톨레는 염소를 석회수에 녹이면 안전하고 표백 작용을 유지할 수 있다는 것을 발견하고 1786년 제임스 와트에게 알렸다. 와트로부터 이 사실을 전해 들은 찰스 테넌트는 1799년 고체 표백분을 완성했다.

2. 1. 개발

찰스 테넌트와 찰스 매킨토시는 18세기 말에 차아염소산 칼슘을 제조하는 산업 공정을 개발하여 1799년에 특허를 받았다.[3] 테넌트의 공정은 기본적으로 오늘날에도 사용되고 있다.[3][10]

염소에 의한 표백 작용은 1785년 클로드 루이 베르톨레에 의해 발견되었지만, 염소 자체의 냄새 및 독성이 강하여 표백제로서의 실용화는 어려웠다. 그 후, 염소를 석회수에 녹이면 안전하고 표백 작용을 유지할 수 있다는 것을 깨달은 베르톨레는 1786년 제임스 와트에게 이 사실을 알렸다. 와트로부터 이 사실을 전해 들은 찰스 테넌트는 1799년 고체로 보존할 수 있는 표백분을 완성했다.

2. 2. 제1차 세계 대전

찰스 테넌트와 찰스 매킨토시가 18세기 말에 개발하고 1799년에 특허를 받은[3] 차아염소산 칼슘은 제1차 세계 대전 동안 참호 소독제의 활성 성분으로 사용되어 군사적으로 중요해졌다.[3]

3. 제조

차아염소산 칼슘은 습윤 소석회(수산화 칼슘)와 염소 기체의 반응으로 산업적으로 생산된다. 단일 단계 반응은 다음과 같다.[10]

: 2 Cl2 + 2 Ca(OH)2 → CaCl2 + Ca(OCl)2 + 2 H2O

산업 설비에서는 다양한 조성을 얻기 위해 반응을 여러 단계로 수행하여, 차아염소산 칼슘, 전환되지 않은 생석회, 염화 칼슘의 비율을 다르게 생산한다.[10] 한 공정에서는 염화물이 풍부한 첫 번째 단계의 물을 버리고, 고체 침전물을 물과 가성소다 혼합물에 용해시켜 염소화 과정을 다시 거쳐 목표 순도에 도달한다.[2] 상업용 차아염소산 칼슘은 무수 Ca(OCl)2, 이염기성 차아염소산 칼슘 Ca3(OCl)2(OH)4 (Ca(OCl)2·2Ca(OH)2로도 표기), 이염기성 염화 칼슘 Ca3Cl2(OH)4 (CaCl2·2Ca(OH)2로도 표기)으로 구성된다.[11][12]

4. 반응

하이포아염소산 칼슘은 염산과 빠르게 반응하여 염화 칼슘, 염소 기체, 물을 생성한다. 이 반응은 염소의 실험실적 발생 방법으로 사용될 수 있다. 반응식은 다음과 같다.

:Ca(ClO)2 + 4 HCl → CaCl2 + 2 Cl2 + 2 H2O

:4HCl + Ca(ClO)2 -> CaCl2 + 2Cl2 + 2H2O

:2HCl + CaCl(ClO) · H2O -> CaCl2 + Cl2 + 2H2O

또한 물, 에탄올과 반응하여 수산화 칼슘, 클로로포름, 산소를 생성한다. 다른 알코올에서도 유사한 반응이 일어난다. 반응식은 다음과 같다.

:H2O + C2H5OH + 3Ca(ClO)2 -> 3Ca(OH)2 + 2CHCl3 + O2

아닐린에 표백분이나 차아염소산 나트륨을 가하면 적자색으로 발색한다. 또한, 황산 산성의 K2Cr2O7 수용액으로 산화시키면 아닐린 블랙을 생성한다.

180°C로 가열하면 분해되어 산소를 방출하고 산화제가 된다.[13] 단독으로는 연소하지 않는다.[13] 반응식은 다음과 같다.

:Ca(ClO)2 -> CaCl2 + O2

5. 용도

하이포아염소산 칼슘은 공공 수영장 위생 및 식수 소독에 일반적으로 사용되며, 유기 화학에서도 일부 사용된다.[4]

5. 1. 위생

차아염소산 칼슘은 공공 수영장 위생 및 식수 소독에 일반적으로 사용된다. 상업용 물질은 제조 과정에서 염화 칼슘 및 탄산 칼슘과 같은 다른 화학 물질과 함께 65%~73% 순도로 판매된다.[4] 용액 상태에서 일반적인 살균제로 사용될 수 있지만, 칼슘 잔류물(물 경도를 높임)로 인해 일반적으로 차아염소산 나트륨(락스)이 선호된다.

5. 2. 유기 화학

하이포아염소산 칼슘은 일반적인 산화제이므로 유기 화학에서 일부 사용된다.[5] 예를 들어 이 화합물은 글리콜, 인접 다이올, α-하이드록시 카르복실산 및 케토산을 알데하이드 또는 카르복실산으로 분해하는 데 사용된다.[6] 하이포아염소산 칼슘은 또한 할로폼 반응에서 클로로포름을 제조하는 데 사용될 수 있다.[7]

하이포아염소산 칼슘은 유기 합성에서 티올 및 황화물 부산물을 산화하여 냄새를 줄이고 폐기하기 안전하게 사용할 수 있다.[8] 유기 화학에 사용되는 시약은 약 70% 순도의 소독제와 유사하다.[9]

6. 안전성

산화제이며, +1가의 차아염소산염 이온(산화 환원 상태: Cl+1)을 포함하고 있다.

차아염소산 칼슘은 습하거나 뜨거운 상태로, 또는 산, 유기 물질, 금속 근처에 보관해서는 안 된다. 비수화 형태가 취급하기에 더 안전하다.

참조

[1] 웹사이트 Key operating strategies for chlorine disinfection operating systems http://www.environme[...] 2014-10-19
[2] 웹사이트 Calcium Hypochlorite - 3V Tech https://www.3v-tech.[...]
[3] 웹사이트 Calcium hypochlorite https://www.chemistr[...] Chemistry World
[4] 간행물 Chemical Products Synopsis: Calcium Hypochlorite 1987
[5] 논문 The oxidation of aldehydes to acids with calcium hypochlorite [Ca(ClO)2] 1982
[6] 논문 Oxidative cleavage of α-diols, α-diones, α-hydroxy-ketones and α-hydroxy- and α-keto acids with calcium hypochlorite [Ca(ClO)2] 1982
[7] 서적 Practical Organic Chemistry for Advanced Students https://books.google[...] Macmillan & Co. 1900
[8] 서적 Prudent Practices in the Laboratory: Handling and Disposal of Chemicals The National Academies Press 1995
[9] 웹사이트 8.41799 Calcium hypochlorite for synthesis https://www.sigmaald[...]
[10] 백과사전 Wiley-VCH
[11] 서적 Inorganic Bleaches, Production of Hypochlorite in ''Handbook of Detergents,Part F'' CRC Press 2009
[12] 논문 The probable model of the crystal structure of the twobase calcium hypochlorite
[13] 논문 高度さらし粉の火災および爆発危険性 https://doi.org/10.1[...] 安全工学会


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