하이포인산

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1. 개요

하이포인산은 화학식이 H₄P₂O₆인 무기산이다. 실온에서 적린과 아염소산 나트륨을 반응시켜 제조하거나, 백린의 산화, 또는 오산화 인의 진공 탈수 반응으로 얻을 수 있다. 하이포인산은 사양성자산이며, 염산에서 불안정하여 아인산과 인산으로 가수분해된다. 하이포인산은 옥소늄 이온과 [HOPO₂PO₂OH]²⁻ 음이온을 포함하는 구조를 가지며, 다양한 하이포인산염과 폴리하이포인산염 형태를 갖는다.

하이포인산

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하이포인산 구조

식별자

CAS 등록 번호	7803-60-3
펍켐(PubChem)	24536
UNII	CY8Z35442Z
ChEBI	29263
스마일즈(SMILES)	OP(O)(P(O)(O)=O)=O
ChemSpider ID	22943
표준 InChI	InChI=1S/H4O6P2/c1-7(2,3)8(4,5)6/h(H2,1,2,3)(H2,4,5,6)
표준 InChIKey	TVZISJTYELEYPI-UHFFFAOYSA-N

속성

화학식	H₄P₂O₆
몰 질량	161.98 g/mol
외관	흰색 고체 (이수화물)
녹는점	54 °C
pKa	2.2, 2.8, 7.3, 10.0
짝염기	하이포인산염

위험성

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1. 개요
2. 제법 및 반응
3. 구조
4. 하이포인산염
5. 폴리하이포인산염

2. 제법 및 반응

하이포인산은 실온에서 적린과 아염소산 나트륨을 반응시켜 제조할 수 있다. 반응식은 다음과 같다.

:2 P + 2 NaClO₂ + 2 H₂O → Na₂H₂P₂O₆ + 2 HCl

백린이 물에 부분적으로 잠긴 상태에서 공기 중에서 산화되면 하이포인산, 아인산(H₃PO₃) 및 인산(H₃PO₄)의 혼합물이 생성된다.

pH 10에서 사나트륨 염(Na₄P₂O₆·10H₂O)이 결정화되고, pH 5.2에서 이나트륨 염(Na₂H₂PO₆·6H₂O)이 결정화된다. 이나트륨 염은 이온 교환 컬럼을 통과시켜 산 이수화물(H₄P₂O₆·2H₂O)을 생성할 수 있다.

무수산은 오산화 인을 이용한 진공 탈수 또는 하이포인산 납(Pb₂P₂O₆)에 황화 수소를 반응시켜 생성할 수 있다.

하이포인산은 사양성자산이며, 해리 상수는 pK_a1 = 2.2, pK_a2 = 2.8, pK_a3 = 7.3, pK_a4 = 10.0이다.

무수산은 방치 시 자리옮김 및 불균등화 반응을 거쳐 아이소하이포인산(HPO(OH)-O-PO₂(OH)), 피로인산(H₂P₂O₇) 및 피로아인산의 혼합물을 형성한다.

하이포인산은 뜨거운 염산에서 불안정하며, 4 M HCl에서는 가수분해되어 아인산(H₃PO₃) + 인산(H₃PO₄)을 생성한다.

3. 구조

하이포인산(Hypophosphoric acid)은 옥소늄 이온을 포함하고 있으며 [H₃O⁺]₂ [H₂P₂O₆]²⁻로 나타낼 수 있다. 이 산은 에테인과 같은 구조를 가지는 [HOPO₂PO₂OH]²⁻ 음이온을 포함하고 있으며, P-P 결합 길이는 219 pm이다.

Na₂H₂P₂O₆·6H₂O의 HOPO₂PO₂OH²⁻ 음이온은 대칭적이고 비틀림형 입체구조를 한 에테인과 같은 구조를 가지고 있다. 각 인 원자는 151 pm 길이의 P-O 결합 두 개와 159 pm 길이의 P-OH 결합을 가지고 있다.

4. 하이포인산염

K₄P₂O₆·8H₂O, Ca₂P₂O₆·2H₂O, K₃HP₂O₆·3H₂O, K₂H₂P₂O₆·2H₂O, KH₃P₂O₆ 등 다양한 하이포인산염이 알려져 있다.

공기 중에 있을 때 하이포인산염은 산화수가 +5인 P₂O₇^4- 이온을 포함하는 피로인산염으로 산화되는 경향이 있다. 하이포인산염은 알칼리 수산화물에 안정하다. 융합된 수산화 나트륨에서 이들은 PO₄^3-를 함유한 오르토인산염으로 빠르게 전환된다.

5. 폴리하이포인산염

폴리하이포인산염은 선형 음이온을 포함하고 있는 것으로 알려져 있다. 예를 들어 P-P-P 사슬이 있는 O(PO₂)₃O^5-를 포함하는 Na₅P₃O₈과 P-P-P-P 사슬이 있는 O(PO₂)₄O^6-를 포함하는 Na₆P₄O₁₀·2H₂O이 있다. 각 인 원자가 +3의 산화수를 갖는 고리형 음이온 (PO₂)₆^6-(하이포헥사메타인산염)은 KOH에 있는 적린 현탁액이 브로민으로 산화될 때 형성된다.