삼염화 질소

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1. 개요
2. 생성 및 구조
- 2.1. 생성
- 2.2. 구조
3. 화학적 성질 및 반응
- 3.1. 화학적 성질
- 3.2. 반응
4. 생성 환경
- 4.1. 수돗물 소독
- 4.2. 수영장
5. 위험성 및 안전
6. 과거 이용 사례
7. 한국의 규제 현황
참조

1. 개요

삼염화 질소는 염화 암모늄을 차아염소산 칼슘으로 처리하여 생성되는 화합물이다. 피라미드 분자 구조를 가지며, 수돗물 소독 과정에서 소량 생성될 수 있고, 폭발성이 강하며, 유기 화합물과 반응하여 아민을 생성할 수 있다. 과거에는 밀가루 표백에 사용되었지만, 안전 문제로 인해 사용이 금지되었다. 삼염화 질소는 점막을 자극할 수 있으며, 폭발물로, 빛, 열, 충격, 유기 화합물에 민감하다.

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삼염화 질소 - [화학 물질]에 관한 문서
일반 정보
삼염화 질소의 구조식
질소, N (blue) 염소, Cl (lime)
삼염화 질소
다른 이름	트리클로라민 (teurikeulloramin) 아젠 (ajen) 염화 질소(III) (yeomhwa jilso(III)) 트리클로로아잔 (teurikeulloroajan) 트리클로린 나이트라이드 (teurikeulleorin naiteuraideu)
식별 정보
화학 물질 식별자 (ChemSpiderID)	55361
국제 화학 물질 식별자 (InChI)	1/Cl3N/c1-4(2)3
국제 화학 물질 식별자 키 (InChIKey)	QEHKBHWEUPXBCW-UHFFFAOYAZ
유럽 생물 정보학 연구소 물질 데이터베이스 (ChEBI)	37382
화학 구조 표기법 (SMILES)	ClN(Cl)Cl
표준 국제 화학 물질 식별자 (StdInChI)	1S/Cl3N/c1-4(2)3
표준 국제 화학 물질 식별자 키 (StdInChIKey)	QEHKBHWEUPXBCW-UHFFFAOYSA-N
화학 물질 등록 번호 (CAS 등록번호)	10025-85-1
고유 성분 식별자 (UNII)	VA681HRW8W
PubChem CID	61437
독성 물질 목록 (RTECS)	QW974000
유럽 화학 물질 목록 (EINECS)	233-045-1
Gmelin 번호	1840
속성
화학식	NCl₃
외관	노란색의 기름과 비슷한 액체
냄새	염소와 유사함
밀도	1.653 g/mL
용해도	혼화성 느리게 녹음
다른 용매에 대한 용해도	벤젠, 클로로포름, CCl₄, CS₂, PCl₃에 잘 녹음
녹는점	−40 °C
끓는점	71 °C
구조
분자 모양	삼각뿔형
결정 구조	사방정계 (−40 °C 이하에서)
쌍극자 모멘트	0.6 D
열화학
생성 엔탈피	232 kJ/mol
위험성
미국 화재 예방 협회 (NFPA) - 건강	2
미국 화재 예방 협회 (NFPA) - 인화성	0
미국 화재 예방 협회 (NFPA) - 반응성	4
미국 화재 예방 협회 (NFPA) - 특별 위험	Ox
자연 발화점	93 °C
관련 화합물
다른 음이온	삼플루오린화 질소 삼브로민화 질소 삼아이오딘화 질소
다른 양이온	삼염화 인 삼염화 비소
관련 작용기	클로라민
다른 관련 화합물	클로라민 다이클로라민
다른 화합물	염화 니트로실

2. 생성 및 구조

삼염화 질소는 염화 암모늄을 차아염소산 칼슘으로 처리하여 생성된다.^[2] 수성-디클로로메탄 혼합물로 제조하면 삼염화 아민이 비수성 상으로 추출된다.^[2] 이 변환 과정에서 모노클로라민(모노클로라민/monochloramine^영어)과 디클로라민(디클로라민/dichloramine^영어)이 중간체로 생성된다.

아젠이라는 상표로 등록된 삼염화 질소는 한때 밀가루 표백에 사용되었지만,^[3] 1949년 미국에서 안전 문제로 인해 사용이 금지되었다.

삼염화 질소( 또는 )는 피라미드 분자 구조를 가지고 있다. N-Cl 거리는 1.76 Å이고, Cl-N-Cl 각도는 107°이다.^[4] 삼염화 질소는 공공 수돗물을 모노클로라민으로 소독할 때 소량 형성될 수 있으며, 수영장에서는 수영하는 사람의 소변과 땀에 있는 요소와 반응하는 소독용 염소에 의해 생성될 수 있다.

2. 1. 생성

삼염화 질소는 염화 암모늄을 차아염소산 칼슘으로 처리하여 생성된다.^[2] 수성-디클로로메탄 혼합물로 제조하면 삼염화 아민이 비수성 상으로 추출된다.^[2] 이 변환 과정에서 모노클로라민(모노클로라민/monochloramine^영어)과 디클로라민(디클로라민/dichloramine^영어)이 중간체로 생성된다.

아젠이라는 상표로 등록된 삼염화 질소는 한때 밀가루 표백에 사용되었지만,^[3] 1949년 미국에서 안전 문제로 인해 사용이 금지되었다.

2. 2. 구조

삼염화 질소( 또는 )는 피라미드 분자 구조를 가지고 있다. N-Cl 거리는 1.76 Å이고, Cl-N-Cl 각도는 107°이다.^[4] 삼염화 질소는 공공 수돗물을 모노클로라민으로 소독할 때 소량 형성될 수 있으며, 수영장에서는 수영하는 사람의 소변과 땀에 있는 요소와 반응하는 소독용 염소에 의해 생성될 수 있다.

3. 화학적 성질 및 반응

삼염화 질소(NCl₃)의 화학은 잘 연구되었다.^[5] 쌍극자 모멘트는 0.6 D로 다소 극성 분자이다. 질소 중심은 염기성이지만 암모니아보다 훨씬 약하다. 뜨거운 물에 의해 가수분해되어 암모니아와 차아염소산을 방출한다.

:NCl₃ + 3 H₂O → NH₃ + 3 HOCl

농축된 NCl₃ 시료는 질소(N₂)와 염소 가스를 생성하며 폭발할 수 있다.

:2 NCl₃ → N₂ + 3 Cl₂

NCl₃는 특정 유기 화합물과 반응하여 아민을 생성할 수 있다.^[2] 살균력은 약하고, 잔류성이 높고 독성이 있다.

질소 함유 화합물과 염소의 반응의 부산물로 종종 생성된다. 단리 정제했을 경우 매우 불안정하며, 빛이나 물이 존재하면 통상 24시간 이내에 분해된다. 순수한 삼염화 질소와 유기 화합물이나 촉매 표면을 접촉시킨 상태에서 충격을 가하면, 자기 반응열에 의해 폭발이 일어난다. 질산 암모늄 등 암모늄염 용액에 염소 가스를 통과시키면, 삼염화 질소가 노란 유적(油滴)으로 생성된다.

매우 강력한 폭발물이며, 동결, 가열, 일광, 테르피넨 등의 유기 화합물과의 접촉 등에 의해 용이하게 폭발한다. 험프리 데이비는 삼염화 질소의 폭발 사고로 일시적으로 시력을 잃었고, 이로인해 마이클 패러데이를 새로운 조수로 고용하게 되었다.

삼염화 질소는 에이진(Agene)이라는 이름으로 상품화되어 표백제나 밀가루의 숙성에 사용되었다. 클로라민으로 수돗물을 소독할 때 소량 생성될 수 있다. 2003년, 벨기에의 연구자에 의해 소아 천식의 증가와 삼염화 질소의 관련성이 보고되었으며, 뇌에 심각한 피해를 줄 가능성도 시사되고 있다.

삼염화 질소는 폭발성이 있다.^[10] 뜨거운 물에 의해 가수분해되어 암모니아와 하이포아염소산을 방출한다.^[5]

:NCl₃ + 3 H₂O → NH₃ + 3 HOCl

쌍극자 모멘트를 가지는 극성 분자로, 질소 중심은 염기성이지만 암모니아보다는 약하다. 농축된 NCl₃ 시료는 N₂와 염소 가스를 생성하며 폭발할 수 있다.

:2 NCl₃ → N₂ + 3 Cl₂

NCl₃는 특정 유기 화합물과 반응하여 아민을 생성할 수 있다.^[2]

3. 1. 화학적 성질

삼염화 질소(NCl₃)의 화학은 잘 연구되었다.^[5] 쌍극자 모멘트는 0.6 D로 다소 극성 분자이다. 질소 중심은 염기성이지만 암모니아보다 훨씬 약하다. 뜨거운 물에 의해 가수분해되어 암모니아와 차아염소산을 방출한다.

:NCl₃ + 3 H₂O → NH₃ + 3 HOCl

농축된 NCl₃ 시료는 질소(N₂)와 염소 가스를 생성하며 폭발할 수 있다.

:2 NCl₃ → N₂ + 3 Cl₂

NCl₃는 특정 유기 화합물과 반응하여 아민을 생성할 수 있다.^[2] 살균력은 약하고, 잔류성이 높고 독성이 있다.

질소 함유 화합물과 염소의 반응의 부산물로 종종 생성된다. 단리 정제했을 경우 매우 불안정하며, 빛이나 물이 존재하면 통상 24시간 이내에 분해된다. 순수한 삼염화 질소와 유기 화합물이나 촉매 표면을 접촉시킨 상태에서 충격을 가하면, 자기 반응열에 의해 폭발이 일어난다. 질산 암모늄 등 암모늄염 용액에 염소 가스를 통과시키면, 삼염화 질소가 노란 유적(油滴)으로 생성된다.

매우 강력한 폭발물이며, 동결, 가열, 일광, 테르피넨 등의 유기 화합물과의 접촉 등에 의해 용이하게 폭발한다. 험프리 데이비는 삼염화 질소의 폭발 사고로 일시적으로 시력을 잃었고, 이로인해 마이클 패러데이를 새로운 조수로 고용하게 되었다.

삼염화 질소는 에이진(Agene)이라는 이름으로 상품화되어 표백제나 밀가루의 숙성에 사용되었다. 클로라민으로 수돗물을 소독할 때 소량 생성될 수 있다. 2003년, 벨기에의 연구자에 의해 소아 천식의 증가와 삼염화 질소의 관련성이 보고되었으며, 뇌에 심각한 피해를 줄 가능성도 시사되고 있다.

3. 2. 반응

삼염화 질소는 폭발성이 있다.^[10] 뜨거운 물에 의해 가수분해되어 암모니아와 하이포아염소산을 방출한다.^[5]

:NCl₃ + 3 H₂O → NH₃ + 3 HOCl

쌍극자 모멘트를 가지는 극성 분자로, 질소 중심은 염기성이지만 암모니아보다는 약하다. 농축된 NCl₃ 시료는 N₂와 염소 가스를 생성하며 폭발할 수 있다.

:2 NCl₃ → N₂ + 3 Cl₂

NCl₃는 특정 유기 화합물과 반응하여 아민을 생성할 수 있다.^[2]

4. 생성 환경

4. 1. 수돗물 소독

4. 2. 수영장

5. 위험성 및 안전

삼염화 질소는 점막을 자극할 수 있으며, 최루탄이지만 실제로 사용된 적은 없다.^[6]^[7] 이 화합물은 (드물게 접하게 되지만) 위험한 폭발물로, 빛, 열, 심지어 중간 정도의 충격과 유기 화합물에도 민감하다. 피에르 루이 둘롱은 1812년에 처음으로 이것을 제조했으며, 두 번의 폭발로 여러 손가락과 눈 하나를 잃었다.^[8] 1813년에는 삼염화 질소 폭발로 험프리 데이비 경이 일시적으로 실명되었고, 그는 마이클 패러데이를 동료로 고용하게 되었다. 그들은 얼마 지나지 않아 발생한 또 다른 삼염화 질소 폭발로 인해 부상을 입었다.^[9]

5. 1. 위험성

삼염화 질소는 점막을 자극할 수 있으며, 최루탄이지만 실제로 사용된 적은 없다.^[6]^[7] 이 화합물은 드물게 접하게 되지만 위험한 폭발물로, 빛, 열, 심지어 중간 정도의 충격과 유기 화합물에도 민감하다. 피에르 루이 둘롱은 1812년에 처음으로 이것을 제조했으며, 두 번의 폭발로 여러 손가락과 눈 하나를 잃었다.^[8] 1813년에는 삼염화 질소 폭발로 험프리 데이비 경이 일시적으로 실명되었고, 그는 마이클 패러데이를 동료로 고용하게 되었다. 그들은 얼마 지나지 않아 발생한 또 다른 삼염화 질소 폭발로 인해 부상을 입었다.^[9]

5. 2. 안전

삼염화 질소는 점막을 자극할 수 있으며, 최루탄이지만 실제로 사용된 적은 없다.^[6]^[7] 이 화합물은 (드물게 접하게 되지만) 위험한 폭발물로, 빛, 열, 심지어 중간 정도의 충격과 유기 화합물에도 민감하다. 피에르 루이 둘롱은 1812년에 처음으로 이것을 제조했으며, 두 번의 폭발로 여러 손가락과 눈 하나를 잃었다.^[8] 1813년에는 NCl₃ 폭발로 험프리 데이비 경이 일시적으로 실명되었고, 그는 마이클 패러데이를 동료로 고용하게 되었다. 그들은 얼마 지나지 않아 발생한 또 다른 NCl₃ 폭발로 인해 부상을 입었다.^[9]

5. 3. 건강 영향

삼염화 질소는 점막을 자극할 수 있으며, 최루탄이지만 실제로 사용된 적은 없다.^[6]^[7] 이 화합물은 (드물게 접하게 되지만) 위험한 폭발물로, 빛, 열, 심지어 중간 정도의 충격과 유기 화합물에도 민감하다. 피에르 루이 둘롱은 1812년에 처음으로 이것을 제조했으며, 두 번의 폭발로 여러 손가락과 눈 하나를 잃었다.^[8] 1813년에는 NCl₃ 폭발로 험프리 데이비 경이 일시적으로 실명되었고, 그는 마이클 패러데이를 동료로 고용하게 되었다. 그들은 얼마 지나지 않아 발생한 또 다른 NCl₃ 폭발로 인해 부상을 입었다.^[9]

6. 과거 이용 사례

7. 한국의 규제 현황

참조

_[1] 웹사이트 Chlorine Chemistry - Chlorine Compound of the Month: Chloramines: Understanding "Pool Smell" https://chlorine.ame[...] 2019-12-17
_[2] 논문 1-Amino-1-Methylcyclohexane 1968
_[3] 논문 Some effects of oxygen on the mixing of bread doughs
_[4] 서적 Inorganic Chemistry Academic Press
_[5] 서적 Chemistry of the Elements Butterworth-Heinemann
_[6] 서적 The Handbook of Chlorination and Alternative Disinfectants Wiley
_[7] 논문 Health Hazard Evaluation Report: Investigation of Employee Symptoms at an Indoor Water Park https://www.cdc.gov/[...] 2008-08
_[8] 논문 Report on the work of Pierre Louis Dulong
_[9] 서적 Michael Faraday and The Royal Institution: The Genius of Man and Place (PBK) https://books.google[...] CRC Press
_[10] 서적 Chemistry of the Elements Butterworth-Heinemann

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