과탄산소다

3. 구조

실온에서 고체 과탄산 소다는 사방정계 결정 구조를 가지며, 결정학적 공간군은 ''Cmca''이다. 결정이 약 -30°C 이하로 냉각되면 구조는 ''Pbca''로 바뀐다.^[4]

4. 화학적 성질

물에 용해되면 과산화 수소(결국 물과 산소로 분해됨), 나트륨 양이온(Na⁺), 탄산염(CO₃^2-)의 혼합물을 생성한다.^[1][9]

:2 Na₂CO₃ · 3 H₂O₂ → 3 H₂O₂ + 4 Na⁺ + 2 CO₃^2-

:2 H₂O₂ → 2 H₂O + O₂

수용성 무색 고체이다. 수용액에서는 탄산 나트륨과 과산화 수소로 해리되며, 탄산 나트륨에 의해 약염기성을 나타내고, 과산화 수소에 의한 산화력을 가진다.

5. 생산

과탄산소다는 산업적으로 탄산 소듐과 과산화 수소를 반응시킨 다음 결정화시켜서 생산된다.^[5][4][6] 건조 탄산 소듐을 진한 과산화 수소 용액과 직접 반응시키기도 한다.^[7] 실험실에서 pH^[17] 혹은 농도^[16]를 적절히 조절하여 만들 수도 있다.

과탄산소다는 탄산나트륨과 과산화수소 용액을 pH와 농도를 적절히 조절하여 결정화하는 산업 공정을 통해 생산된다.^[5][4][6]

탄산나트륨과 과산화수소 수용액으로부터 규산마그네슘(안정화제)이나 염화나트륨(염석제)이 존재하는 상태에서 결정으로 석출시킨다.

2004년, 이 화합물의 세계 생산 능력은 수십만 톤으로 추산되었다.^[8]

6. 용도

과탄산소다는 표백제, 살균제, 소취제 등 다양한 용도로 사용된다. 가정용 산소계 표백제의 주성분이며, 세탁용 합성 세제에도 첨가된다. 물에 녹으면 과산화 수소와 탄산나트륨으로 분해되어 산화 작용을 한다.

유기 합성에서 무수 과산화 수소 공급원으로 사용될 수 있다.^[18] 탄산 이온을 용해시키지 않으면서 H₂O₂를 추출할 수 있는 용매를 사용하면 유용하다.^[11]

염소계 표백제보다 산화력은 약하지만, 색깔 있는 옷감에도 사용할 수 있다. 냄새가 없어 오용 사고 위험이 있으므로, 시판되는 산소계 표백제에는 향료를 첨가하기도 한다. 수분을 흡수하면 발열 반응과 함께 분해되므로, 밀폐 용기 대신 통풍이 잘 되는 용기에 보관해야 한다.

6. 1. 표백 및 세척

6. 2. 유기 합성

6. 3. 기타 용도

7. 환경에 대한 영향

과탄산소다는 수용액에서 과산화수소가 물과 산소로 분해되고, 탄산나트륨은 인체나 환경에 미치는 영향이 적어 사용에 따른 환경에 대한 악영향이 적다. 반면, 차아염소산나트륨으로 대표되는 염소계 표백제는 표백 과정에서 트리할로메탄을 비롯한 유기염소화합물을 생성하여 환경 오염의 원인이 된다.^[1]

8. 안전성 및 규제

GHS에서 산화성 고체(구분 3)에 해당하며, 각국에서 저장 및 운반에 규제가 있다. (유엔 번호 3378). 일본에서는 선박안전법과 항공법에 따라 GHS에 근거한 규제가 있으며, 소방법에 근거한 위험물 제1류로 지정되어 있다(쇼와 34년 정령 제306호, 레이와 5년 정령 제348호에 따른 개정^[14]).

참조

_[1] 웹사이트 Substance Name: Sodium carbonate peroxide https://chem.nlm.nih[...] 2021-09-09
_[2] 서적 Applications of hydrogen peroxide and derivatives Royal Society of Chemistry
_[3] 간행물 Percarbonate https://babel.hathit[...] 1899
_[4] 간행물 Sodium percarbonate between 293 and 100 K
_[5] 문서 The crystal structure of sodium percarbonate: an unusual layered solid
_[6] 문서 Process for producing sodium percarbonate https://patents.goog[...]
_[7] 문서 Process for manufacturing granular sodium percarbonate https://patents.goog[...]
_[8] 문서 Peroxo Compounds, Inorganic
_[9] 웹사이트 Oxygen-based bleaches http://www.chemistry[...] 2012-01-24
_[10] 웹사이트 Sodium Percarbonate https://www.morebeer[...] 2020-06-26
_[11] 간행물 Sodium perborate and sodium percarbonate: Cheap, safe and versatile oxidising agents for organic synthesis
_[12] 간행물 New Method of Generating Trifluoroperoxyacetic acid for the Baeyer-Villiger Reaction http://journal.kcsne[...]
_[13] 백과사전 Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis
_[14] 웹사이트 令和5年12月27日 施行 （令和五年政令第三百四十八号） https://laws.e-gov.g[...] 디지털청 2024-09-10
_[15] 서적 Applications of hydrogen peroxide and its derivatives Royal Society of Chemistry
_[16] 저널 Sodium percarbonate between 293 and 100 K
_[17] 저널 The crystal structure of sodium percarbonate: an unusual layered solid
_[18] 저널 Sodium perborate and sodium percarbonate: Cheap, safe and versatile oxidising agents for organic synthesis