과염소산 칼륨

3. 제조

과염소산 칼륨은 과염소산 나트륨 수용액에 염화 칼륨을 첨가하여 침전시키는 방식으로 산업적으로 제조된다. 이 반응은 KClO₄의 낮은 용해도를 이용하는데, 이는 NaClO₄의 용해도(25°C에서 209.6g/100mL)의 약 1/100 정도이다.^[8]

염소산 칼륨과 수산화 칼륨 용액에 염소 기체를 주입하거나, 과염소산과 수산화 칼륨을 반응시켜서 만들 수도 있지만, 과염소산의 위험성 때문에 널리 사용되지는 않는다.

다른 제조 방법으로는 염소산 칼륨 용액을 전기 분해하는 방법이 있다. 이 과정에서 KClO₄가 형성되어 양극에 침전된다. 하지만 염소산 칼륨과 과염소산 칼륨의 낮은 용해도로 인해 이 방법은 복잡하다. 특히 과염소산 칼륨이 전극에 침전되어 전류를 방해할 수 있다.

4. 화학 반응

과염소산 칼륨(KClO₄)은 산화제로서, 가연성 물질에 산소를 전달하여 연소 속도를 크게 증가시킨다. 포도당과 반응하여 이산화 탄소, 물 분자 및 염화 칼륨을 생성한다.^[9]

: 3KClO4\ + C6H12O6 -> 6H2O\ + 6CO2\ + 3KCl

고체 포도당이 뜨거운 기체 이산화 탄소로 변환되는 것은 이 혼합물 및 기타 혼합물의 폭발력의 근본이다. 설탕과 과염소산 칼륨을 함께 사용하면 약한 폭발물을 얻을 수 있다. 그렇지 않으면 이러한 혼합물은 폭연하며 칼륨 특유의 강렬한 보라색 불꽃을 낸다. 폭죽에 사용되는 섬광 조성물은 일반적으로 알루미늄 분말과 과염소산 칼륨의 혼합물로 구성된다. 이 혼합물은 때때로 섬광 화약이라고 불리며, 지상 및 공중 불꽃놀이에도 사용된다.^[9]

과염소산 칼륨은 산화제로서 황이 있는 상태에서도 안전하게 사용할 수 있지만, 염소산 칼륨은 그렇지 않다. 염소산염은 염소산을 생성하여 혼합물의 조기 점화를 유발할 수 있지만, 과염소산은 상당히 안정적이다.^[9]

5. 용도

과염소산 칼륨(KClO₄)은 산화제로서, 폭죽이나 뇌관 등에 사용된다.^[9] 불꽃놀이의 다양한 부분에 사용되는 산화제 중 가장 일반적인 종류이다. 고체 로켓 추진제로도 사용되었지만, 최근에는 더 효율이 높은 과염소산 암모늄으로 대체되고 있다.^[9]

설탕과 과염소산 칼륨을 함께 사용하면, 적절한 조건에서 약한 폭발물을 얻을 수 있다. 그렇지 않으면 이러한 혼합물은 단순히 폭연하며 칼륨 특유의 강렬한 보라색 불꽃을 낸다. 폭죽에 사용되는 섬광 조성물은 일반적으로 알루미늄 분말과 과염소산 칼륨의 혼합물로 구성되며, 지상 및 공중 불꽃놀이에도 사용된다.^[9]

상업적으로 과염소산 칼륨은 검은 화약 대체품인 ''Pyrodex'' 제조에 질산 칼륨과 50/50으로 혼합되어 사용된다.^[9]

갑상선 기능 저하증 진단에도 사용될 수 있다.^[18]

6. 논란이 되는 의학적 사용

과염소산 칼륨은 갑상선 기능 항진증 치료나 방사성 요오드 섭취를 줄이는 목적으로 의학 분야에서 사용되어 왔지만, 그 효과와 안전성에 대한 논란이 있다.

과염소산 칼륨은 갑상선 기능 항진증을 치료하기 위해 사용되는 항갑상선 제제이며, 일반적으로 다른 약물과 병용된다.



과염소산염은 갑상선에 요오드가 축적되는 것을 막아 방사성 요오드 섭취를 줄이는 데 사용될 수 있다.



과염소산염 정제 유통 또는 과염소산염의 수돗물 첨가는 요오드-131 방출 후 80~90일 (8.02일의 10 반감기) 동안 계속되어야 한다. 이 시간이 지나면 방사성 요오드-131은 초기 활성의 1/1000 미만으로 붕괴되며, 이때부터 요오드-131의 생물학적 섭취로 인한 위험은 사실상 없어진다.^[17] 과염소산염 투여는 대규모 핵 사고로 인해 대기 중에 다량의 요오드-131이 방출될 경우 요오드 정제 배포의 가능한 대안이 될 수 있다. 그러나 장점이 항상 명확한 것은 아니며, 가상적인 핵 사고의 규모에 따라 달라질 것이다.



과염소산염 또는 요오드를 공공 식수에 직접 주입하는 것은 정제 배포만큼 제한적일 수 있다.

6. 1. 갑상선 기능 관련

6. 2. 방사성 요오드 섭취 방지 관련

7. 규제

GHS에서의 산화성 고체(구분 2)에 해당하며, 각국에서 저장 및 운반에 규제가 있다(유엔 번호 1489). 일본에서는 선박안전법과 항공법에 의해 GHS에 따른 규제가 있으며, 또한 소방법에 따른 위험물 제1류로 지정되어 있다.

참조

_[1] 서적 Handbook of Physics https://archive.org/[...] Springer 2006-01-13
_[2] 웹사이트 Potassium Perchlorate MSDS http://hazard.com/ms[...] J.T. Baker 2007-02-16
_[3] 웹사이트 potassium perchlorate http://chemister.ru/[...] 2018-04-14
_[4] 웹사이트 Ksp solubility product constants of many popular salts at SolubilityOFthings http://www.solubilit[...]
_[5] 서적 Chemical Principles 6th Ed. Houghton Mifflin Company
_[6] 간행물 2014-05-27
_[7] Sigma-Aldrich Potassium perchlorate https://www.sigmaald[...] Sigma-Aldrich Co. 2022-02-17
_[8] 간행물 Chlorine Oxides and Chlorine Oxygen Acids Wiley-VCH, Weinheim
_[9] 서적 Chemistry of the Elements Butterworth-Heinemann, Oxford
_[10] 논문 Health Effects Assessment for Environmental Perchlorate Contamination: The Dose Response for Inhibition of Thyroidal Radioiodine Uptake in Humans
_[11] 논문 Perchlorate and the thyroid gland
_[12] 논문 Fatal complications following use of potassium perchlorate in thyrotoxicosis. Report of two cases and a review of the literature
_[13] 논문 Therapie und Prävention der Hyperthyreose
_[14] 논문 Treatment of amiodarone-induced thyrotoxicosis, a difficult challenge: Results of a prospective study
_[15] 논문 The Effect of Short-Term Low-Dose Perchlorate on Various Aspects of Thyroid Function
_[16] 논문 Thyroid Health Status of Ammonium Perchlorate Workers: A Cross-Sectional Occupational Health Study
_[17] 웹사이트 Nuclear Chemistry: Half-Lives and Radioactive Dating - For Dummies http://www.dummies.c[...] Dummies.com 2010-01-06
_[18] PDF 日本小児内分泌学会 http://jspe.umin.jp/[...]
_[19] 서적 Handbook of Physics https://archive.org/[...] Springer 2006-01-13
_[20] 웹인용 Potassium Perchlorate MSDS http://hazard.com/ms[...] J.T. Baker 2007-02-16
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_[25] Sigma-Aldrich Potassium perchlorate https://www.sigmaald[...] Sigma-Aldrich Co. 2022-02-17