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질산 철(III)

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목차

1. 개요

질산 철(III)은 조해성을 띠며, Fe(NO3)3·9H2O의 화학식을 갖는 무색 또는 옅은 보라색의 구수화물 형태로 흔히 발견되는 화합물이다. 철을 진한 질산에 용해시켜 얻을 수 있으며, 물, 에탄올, 아세톤에 잘 녹는다. 질산 철(III)은 다른 철 화합물의 전구체로 사용되며, 페르산 칼륨의 표준 전구체이기도 하다. 소듐 아미드 합성 촉매, 유기 합성 산화제, 은 및 은 합금 에칭, 매염제, 비단 증량제, 무두질제, 분석 시약 등 다양한 용도로 활용된다.

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질산 철(III) - [화학 물질]에 관한 문서
일반 정보
수성 철(III) 질산염 복합체의 화학 구조
질산 철(III) 9수화물 견본
IUPAC 이름질산 철(III)
다른 이름질산 제2철
질산, 철(3+) 염
식별 정보
화학 물질 식별자ChemSpider ID: 10670706
UNII: N8H8402XOB
InChI1/Fe.3NO3.9H2O/c;3*2-1(3)4;;;;;;;;;/h;;;;9*1H2/q+3;3*-1;;;;;;;;;
InChIKeySZQUEWJRBJDHSM-UHFFFAOYAC
SMILES'[N+](=O)([O-])[O-].[N+](=O)([O-])[O-].[N+](=O)([O-])[O-].[Fe+3]'
표준 InChI1S/Fe.3NO3.9H2O/c;3*2-1(3)4;;;;;;;;;/h;;;;9*1H2/q+3;3*-1;;;;;;;;;
표준 InChIKeySZQUEWJRBJDHSM-UHFFFAOYSA-N
CAS 등록번호'10421-48-4'
CAS 등록번호 (9수화물)'7782-61-8'
PubChem CID25251
RTECS 번호NO7175000
특성
화학식Fe(NO3)3
몰 질량 (무수물)241.86 g/mol
몰 질량 (9수화물)403.999 g/mol
외관옅은 보라색 결정, 흡습성
밀도 (6수화물)1.68 g/cm³
밀도 (9수화물)1.6429 g/cm³
용해도 (6수화물)150 g/100 mL
기타 용해도에탄올, 아세톤에 용해됨
녹는점 (9수화물)47.2 °C
끓는점 (9수화물)125 °C (분해)
자기 감수율+15,200.0·10⁻⁶ cm³/mol
구조
배위 기하팔면체
안전성
GHS 그림 문자''
신호어경고
H 문구''
P 문구''
NFPA 704건강: 1
화재: 0
반응성: 0
기타: OX (산화제)
인화점불연성
RELTWA 1 mg/m³
외부 SDS외부 SDS
관련 화합물
다른 음이온염화 철(III)
황산 철(III)
다른 화합물질산 철(II)
열화학
표준 생성 엔탈피 (9수화물)−3285.3 kJ mol⁻¹

2. 성질

질산 철(III)은 다양한 수화물 형태로 존재한다. 조해성을 띄며, 무색 또는 옅은 보라색 결정을 형성하는 구수화물(Fe(NO3)3·9H2O) 형태로 흔히 발견된다. 이 화합물은 아쿠아 착물 [Fe(H2O)6]3+의 삼질산염이다.[4] 구수화물은 화학식 [Fe(H2O)6](NO3)3·3H2O, CAS 등록 번호는 [7782-61-8]이다. 철을 진한 질산에 용해시키면 얻을 수 있으며, 융점은 47.2℃이다. 물에 대한 용해도는 0℃에서 67.1g, 25℃에서 87.2g (모두 무수물 환산 값)이다. 조해성이 현저하여 공기 중에서 갈색 액체가 된다. 갈색으로 변하는 것은 가수 분해에 의해 일부 염기성 질산 철이 생성되기 때문으로 생각된다. 가열하면 50℃ 이상에서 질산이 분해되며, 적열하면 물 및 산화 질소를 발생하여 산화 철(III)(Fe2O3)가 된다. 물, 에탄올, 아세톤에 잘 녹는다. 자외선 조사로 분해되어 산소를 발생시켜 질산 철(II)을 생성한다. 매염제, 비단의 증량제, 무두질제, 분석 시약 등으로 사용된다.

육수화물은 구수화물을 발연 질산에 포화시키거나 오산화 이질소를 작용시키는 방법, 또는 융해시킨 구수화물에 무수 질산을 첨가하는 방법으로 얻을 수 있다. 녹는점은 35 - 40℃이며, 조해성 및 물, 에탄올, 아세톤에 대한 용해성은 구수화물과 같다.

2. 1. 수화물

질산 철(III)은 다양한 수화물 형태로 존재한다.

조해성을 띄며, 무색 또는 옅은 보라색 결정을 형성하는 구수화물(Fe(NO3)3·9H2O) 형태로 흔히 발견된다. 이 화합물은 아쿠아 착물 [Fe(H2O)6]3+의 삼질산염이다.[4] 구수화물은 화학식 [Fe(H2O)6](NO3)3·3H2O, CAS 등록 번호는 [7782-61-8]이다. 철을 진한 질산에 용해시키면 얻을 수 있으며, 융점은 47.2℃이다. 물에 대한 용해도는 0℃에서 67.1g, 25℃에서 87.2g (모두 무수물 환산 값)이다. 조해성이 현저하여 공기 중에서 갈색 액체가 된다. 갈색으로 변하는 것은 가수 분해에 의해 일부 염기성 질산 철이 생성되기 때문으로 생각된다. 가열하면 50℃ 이상에서 질산이 분해되며, 적열하면 물 및 산화 질소를 발생하여 산화 철(III)(Fe2O3)가 된다. 물, 에탄올, 아세톤에 잘 녹는다. 자외선 조사로 분해되어 산소를 발생시켜 질산 철(II)을 생성한다. 매염제, 비단의 증량제, 무두질제, 분석 시약 등으로 사용된다.

육수화물은 구수화물을 발연 질산에 포화시키거나 오산화 이질소를 작용시키는 방법, 또는 융해시킨 구수화물에 무수 질산을 첨가하는 방법으로 얻을 수 있다. 녹는점은 35 - 40℃이며, 조해성이 현저하고 물, 에탄올, 아세톤에 잘 녹는 것은 구수화물과 같다.

2. 1. 1. 기타 수화물


  • 사수화물 (''x''=4)은 [Fe(NO3)2(H2O)3]NO3·H2O (삼수아쿠아 이질산철(III) 질산염 일수화물)이며, Fe3+가 두 개의 질산염 음이온을 이자리 리간드로, 4개의 물 분자 중 3개를 배위하여 오각 쌍뿔 형태로 배위하는 복합 양이온을 가진다. 이 구조에서 두 개의 물 분자는 극점에 위치한다.[5]

  • 오수화물 (''x''=5)은 [Fe(NO3)(H2O)5](NO3)2 (오수아쿠아 질산철(III) 이질산염)이며, Fe3+ 이온이 5개의 물 분자와 팔면체 형태로 한 개의 단자리 질산염 음이온 리간드에 배위되어 있다.[5]

  • 육수화물 (''x''=6)은 [Fe(H2O)6](NO3)3 (육아쿠아철(III) 삼질산염)이며, Fe3+ 이온이 팔면체 형태로 6개의 물 분자에 배위되어 있다.[5]

3. 반응

질산 철(III)은 질산염이 쉽게 제거되거나 분해되는 특성 때문에 다른 철 화합물의 전구체로 유용하다. 예를 들어, 페르산 칼륨(K2FeO4)의 표준 전구체이다.[6]

질산 철(III)을 용해하면 노란색 용액이 생성된다. 이 용액을 끓는점에 가깝게 가열하면 질산이 증발하고 산화 철(III)(Fe2O3)의 고체 침전물이 나타난다.[7] 수용액을 중화시켜 산화철을 생산할 수도 있다.[8]

가열하면 50℃ 이상에서 질산이 분해되어 발생하며, 적열하면 물 및 산화 질소를 발생하여 산화 철(III)가 된다. 자외선 조사로 분해되어 산소를 발생시켜 질산 철(II)을 생성한다.

4. 제조

철 금속 가루를 질산으로 처리하여 질산 철(III)을 제조할 수 있다. 이상적인 반응식은 다음과 같다.[9]

: Fe + 4 HNO3 + 7 H2O -> Fe(NO3)3(H2O)9 + NO

5. 응용

질산 철(III)은 암모니아와 나트륨 용액으로부터 소듐 아미드를 합성하는 촉매로 사용된다.[10]

: 2 NH3 + 2 Na → 2 NaNH2 + H2

몽모릴로나이트 점토에 질산 철(III)을 함침시킨 Clayfen 시약은 유기 합성에서 유용한 산화제로, 알코올을 알데히드로, 티올을 이황화물로 산화시킨다.[11]

질산 철(III) 용액은 보석상과 금속 세공인들이 은 및 은 합금을 에칭하는 데 사용한다.

또한 매염제, 비단의 증량제, 무두질제, 분석 시약 등으로도 사용된다.

참조

[1] 기타 2010-09-19
[2] 웹사이트 Iron(III) Nitrate Nonahydrate https://www.american[...] American Elements 2019-06-20
[3] 기타
[4] 논문 Structure of Hexaaquairon(III) Nitrate Trihydrate. Comparison of Iron(II) and Iron(III) Bond Lengths in High-Spin Octahedral Environments
[5] 간행물 New Iron(III) Nitrate Hydrates: Fe(NO33·xH2O with x = 4, 5 and 6
[6] 서적 Handbook of Preparative Inorganic Chemistry, 2nd Ed. Academic Press
[7] 간행물 Ferric Hydrous Oxide Sols: III. Preparation of Uniform Particles by Hydrolysis of Fe(III)-Chloride, -Nitrate, and -Perchlorate solutions
[8] 서적 Handbook of Preparative Inorganic Chemistry, 2nd Ed. Academic Press
[9] 기타 Iron Compounds
[10] 기타 2,4-Nonanedione
[11] 기타 "Iron(III) Nitrate–K10 Montmorillonite Clay" in Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis (Ed: L. Paquette) 2004, J. Wiley & Sons, New York
[12] 기타 The NBS tables of chemical thermodynamics properties
[13] 기타 2010-09-19
[14] 웹인용 Iron(III) Nitrate Nonahydrate https://www.american[...] American Elements 2019-06-20
[15] 기타


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