이산화 염소

이산화 염소

이름
IUPAC 이름 Chlorine dioxide
별칭 Chlorine(IV) oxide
식별자
CAS 번호	10049-04-4 예
3D 모델 (JSmol)	Interactive image Interactive image
ChEBI	CHEBI:29415 예
ChemSpider	23251 예
ECHA InfoCard	100.030.135
EC 번호	233-162-8
그멜린 레퍼런스	1265
MeSH	Chlorine+dioxide
PubChem CID	24870
RTECS 번호	FO3000000
UNII	8061YMS4RM 예
UN 번호	9191
CompTox Dashboard (EPA)	DTXSID5023958
InChI InChI=1S/ClO2/c2-1-3 예 Key: OSVXSBDYLRYLIG-UHFFFAOYSA-N 예 InChI=1/ClO2/c2-1-3 Key: OSVXSBDYLRYLIG-UHFFFAOYAC
SMILES O=[Cl]=O O=Cl[O]
성질
화학식	ClO2
몰 질량	67.45 g·mol−1
겉보기	Yellow to reddish gas
냄새	Acrid
밀도	2.757 g dm−3
녹는점	−59 °C (−74 °F; 214 K)
끓는점	11 °C (52 °F; 284 K)
물에서의 용해도	8 g/L (at 20 °C)
용해도	soluble in alkaline and sulfuric acid solutions
증기 압력	>1 atm
헨리 상수 (kH)	4.01×10−2 atm m3 mol−1
산성도 (pKa)	3.0(5)
열화학
표준 몰 엔트로피 (So298)	257.22 J K−1 mol−1
표준 생성 엔탈피 (ΔfH⦵298)	104.60 kJ/mol
위험
주요 위험	Acute toxicity
물질 안전 보건 자료	Safety Data Sheet Archive.
GHS 그림문자
신호어	위험
GHS 유해위험문구	H271, H314, H330
GHS 예방조치문구	P210, P220, P280, P283, P260, P264, P271, P284, P301, P330, P331, P311, P306, P360, P304, P340, P305, P351, P338, P371+380+375, P405, P403+233, P501
NFPA 704 (파이어 다이아몬드)	0 3 4 OX
반수 치사량 또는 반수 치사농도 (LD, LC):
LD50 (median dose)	94 mg/kg (oral, rat)
LCLo (lowest published)	260 ppm (rat, 2 hr)
NIOSH (미국 건강 노출 한계):
PEL (허용)	TWA 0.1 ppm (0.3 mg/m3)
REL (권장)	TWA 0.1 ppm (0.3 mg/m3) ST 0.3 ppm (0.9 mg/m3)
IDLH (직접적 위험)	5 ppm
달리 명시된 경우를 제외하면, 표준상태(25 °C [77 °F], 100 kPa)에서 물질의 정보가 제공됨.
예 유효성 확인 (관련 정보 예아니오)
정보상자 각주

이산화 염소(二酸化 塩素, Chlorine dioxide)는 염소와 산소로 이루어진 화합물이다. 분자식은 ClO₂이다. 과산화 염소(Chlorine peroxide)와는 다른 물질이다.

성질

상온에서는 염소 또는 오존과 비슷한 냄새를 가진 적황색 기체로 존재한다. 액체는 적갈색을 띠며 고체는 등황색이다. 녹는점은 -59°C, 끓는점은 11.0°C이다. 생성열은 23.5kcal/mole, 증발열은 6.52kcal/mole이며 0°C에서의 증기압은 490mmHg이다. 산소 원자와 염소 원자간의 결합 길이는 1.491±0.14Å이며 결합각은 116.5±2.5°이다.

이산화 염소는 강 산화제로 작용한다. 열에 대해서 극히 불안정하며, 열이 가해질 경우 산소와 염소로 분해된다. 빛에 의해서도 분해하며, 이 경우 산소, 염소 외에 삼산화 염소를 생성한다. 수분이 존재할 경우 삼산화 염소, 하이포아염소산, 아염소산, 염소산, 과염소산을 생성한다. 수소와의 혼합물은 가열하면 폭발하며, 황, 인, 황화물 등과는 접촉하면 폭발한다. 수은, 암모니아와 반응하지만 황산과는 반응하지 않고 흡수된다. 물에 매우 잘 녹아 황갈색의 수용액을 만든다. 수용액은 어두운 곳에서는 안정하지만 빛에 의해서 분해되어 염산과 염소산을 생성한다.

이 외에 이산화 염소가 관여된 반응은 주로 다음과 같은 것이 있다.

• 염소 또는 아이오딘과 반응하여 각각 염소산 또는 아이오딘산을 생성한다.
• 아이오딘화 칼륨과는 수소 이온 농도에 따라 반응의 양상이 달라진다. 이중 산성 환경에서의 반응은 정량에 사용된다. 반응식은 다음과 같다.

산성 : 2 ClO₂ + 10 KI → 2 HCl + 4 H₂O + 5 I₂

중성 : 6 ClO₂ + 10 KI → 4 KIO₃ + 6 KCl + 3 I₂

약염기성 : 2 ClO₂ + 2 KI → 2 KClO₂ + I₂

• 아연, 카드뮴, 알루미늄, 니켈 등과 반응하여 아염소산 염을 생성한다.
• 염기와 반응하여 염소산 염과 아연소산 염을 생성한다.
• 과망간산 칼륨과는 다음과 같은 반응을 한다.

KMnO₄ + 3 ClO₂ + H₂O → MnO₂ + KClO₃ + 2 HClO₃

• 황산 철(II), 황산과 다음과 같은 반응을 진행한다. 이는 정량에 이용된다.

2 ClO₂ + 10 FeSO₄ + 5 H₂SO₄ → 2 HCl + Fe₂(SO₄)₃ + 4 H₂O

제법

공업적으로는 염소산 염을 염화 수소로 반응시키거나 아염소산 염을 염소와 반응시키는 방법으로 얻을 수 있다. 실험적으로는 염소산 칼륨에 진한 황산을 반응시키거나, 염소산 칼륨과 옥살산을 60°C로 가열하여 만들 수 있다.

용도

이산화 염소는 주로 다음과 같은 용도로 사용된다.

• 종이, 펄프, 섬유의 표백
• 우지, 어유 등의 정제, 표백
• 물의 소독, 냄새 제거
• 녹말, 밀가루 등의 표백 및 품질 개선. 10~20ppm정도 사용된다.

안전성

흡입 시와 증상이 비슷하다. 기도에 심한 자극을 준다. 기관지 경련이나 폐수종이 생길 수 있다. 심각한 두통을 유발할 수 있다. 증상은 즉시 나타나지 않으며 오랫동안 지속된다. 장시간에 걸쳐 노출된 경우 만성 기관지염이 생길 수 있다.

피부 접촉 시 기체 또는 용액은 심한 자극을 줄 수 있다.

안구 접촉 시 심한 자극을 줄 수 있다. 노출될 경우 빛이 번져 보이는 등의 장애가 나타날 수 있다.

참고 문헌

• 化學大辭典編集委員會 편, 성용길, 김창홍 역, 《화학대사전》, 서울: 世和, 2001.
• https://web.archive.org/web/20081118012125/http://www.pureline.com/images/msds_sheets/PureLine%20MSDS%20-%20Chlorine%20Dioxide%200071504.pdf
• 일본에서 일반 취급하는 업체Digital River Archived 2016년 3월 4일 - 웨이백 머신