삼플루오라이드 브로민 (7787-71-5) 물리적 및 화학적 특성
삼플루오라이드 브로민
고반응성 할로겐간 플루오린화제 및 이온화 무기 용매로, 특수 산업용 플루오린화 및 합성 작업에 사용됩니다.
| CAS Number | 7787-71-5 |
| Family | 할로겐간 플루오린화물 |
| Typical Form | 무색~연노란색 액체 |
| Common Grades | EP |
삼플루오라이드 브로민은 할로겐족에 속하는 무기 할로겐간 화합물로, 분자식은 \(\ce{BrF3}\)입니다. 구조적으로는 브로민(III) 중심에 플루오린 원자 3개가 결합된 3배위 화합물이며, 전자 기하구조는 브로민에 2개의 비공유 전자쌍이 존재하는 삼각쌍뿔형에서 유래하여, 기체 및 분자 액상에서 T-형 분자 기하를 나타냅니다. 강한 전기음성 원자들의 조합과 다가성 브로민 중심으로 인해, 강한 극성 특성, 염기성(특히 플루오린 이온 전이 시 수용체/공여체로서 높은 전자친화도), 그리고 플루오린 전달 화학 반응에서 두드러진 루이스 산성을 갖는 분자입니다.
화학적으로, \(\ce{BrF3}\)는 강력한 플루오린화제이자 산화제로 작용하며, 플루오린 화학에서 이온화 무기 용매로 이용됩니다. 강한 가수분해성을 가지며, 수소 함유 기질과 반응성이 높아 물과 접촉 시 격렬한 가수분해 반응을 일으켜 불화수소 및 브로민화수소 같은 부식성 기체를 발생시킵니다. 이러한 특성 때문에 \(\ce{BrF3}\)는 많은 금속 및 유기물에 부식성이 강하며, 가연성 또는 수소 함유 화합물과 폭발 또는 격렬한 반응을 일으킬 수 있습니다. 산업적으로는 공격적인 플루오린화 또는 금속 플루오린화물 생성이 필요한 경우에 사용되며, 우라늄 플루오린화 화학 및 특수 플루오린화 공정에 적용됩니다.
이 물질의 일반 상업 등급으로는 EP가 보고되어 있습니다.
기본 물리적 특성
밀도
- 보고된 밀도: 68 \(\mathrm{^\circ F}\)에서 2.81 (USCG, 1999) — 물보다 밀도가 높아 가라앉음.
- 실험실 측정값: 25 \(\mathrm{^\circ C}\)에서 2.8030 \(\mathrm{g}\,\mathrm{cm}^{-3}\).
설명: 액체 밀도는 물보다 상당히 높으며, 대량 취급 및 저장 시 가라앉는 성질과 잠김 현상을 고려해야 합니다. 위의 값들은 전형적인 시료에 대한 실험 데이터입니다.
녹는점 또는 분해점
- 녹는점/고화점: 47.8 \(\mathrm{^\circ F}\) (USCG, 1999).
- 동일 값(섭씨): 8.77 \(\mathrm{^\circ C}\).
설명: 고체 \(\ce{BrF3}\)는 저온에서 길쭉한 프리즘 형태로 결정화됩니다. 열적 거동은 강한 분자간 상호작용과 고극성 분자액체의 상변이 에너지에 의해 지배됩니다.
물에 대한 용해도
일반적인 용해도 값은 적합하지 않습니다: \(\ce{BrF3}\)는 물과 무해하게 용해되는 대신 반응을 일으킵니다. 가수분해가 격렬하며 폭발적일 수 있고 불화수소(HF), 브로민화수소(HBr) 및 산소가 발생하므로, 수용성 “용해도”는 파괴적 화학 반응에 의해 대체됩니다.
용액 pH (정성적 거동)
수용액 접촉 시 강한 수소할로겐산(HF, HBr)과 2차 산성 종이 형성되며, 가수분해가 빠르고 부식성이 강하기 때문에 \(\ce{BrF3}\)가 존재하는 시스템에서 pH는 의미 있거나 안전한 지표가 아닙니다. 모든 수용 노출은 강산성 및 위험한 상태로 간주해야 합니다.
화학적 특성
산-염기 거동
삼플루오라이드 브로민은 전통적 의미의 브뢴스테드 산은 아니나, 강한 루이스 산 및 플루오린화제로 작용합니다. 플루오린 전달 평형에서 플루오린 이온을 수용 또는 기증할 수 있으며, 산화제로서 산화환원 반응에서 작용합니다. 플루오린이 풍부하거나 배위성 매질에서는 이온화 평형이 가능(분자 및 이온 매개변수 참조)하며, 프로틱 용매에서는 즉시 가수분해되어 강산성 생성물을 만듭니다.
반응성 및 안정성
- 매우 반응성이 높고 강한 산화제 및 플루오린화 시약.
- 물과 격렬히 반응(폭발적 반응 보고됨), HF 및 HBr 생성, 산소 기체 방출; 공기 중에서 연기 발생.
- 유기물, 다수의 금속, 암모늄 할라이드, 다양한 환원제 및 수소 함유 기질과 폭발적 또는 격렬한 반응 가능.
- 발생하는 연기 및 분해물은 HF, HBr 등 매우 부식성과 독성이 있음; 화재 시 열분해 산물 역시 동일하게 위험.
- 흡습성 및 공기 민감성: 노출 시 연기 발생 및 금속 부식 유발. 취급 및 공정 설계 시 수분과 유기물에 대한 빠르고 발열성 반응을 고려해야 하며, 재료 상호 호환성 규약 및 엄격한 불활성 분위기 제어가 필수.
분자 및 이온 매개변수
분자식 및 분자량
- 분자식: \(\ce{BrF3}\).
- 분자량: 136.90.
추가 계산 매개변수(보고된 내용): - 정확한 질량: 135.91355 - 단일동위원소 질량: 135.91355 - XLogP3-AA: 2.6 - 위상극성표면적 (TPSA): 0 - 복잡도: 8 - 무거운 원자 수: 4 - 형식 전하: 0 - 수소 결합 공여자 수: 0 - 수소 결합 수용자 수: 3 - 회전 가능한 결합 수: 0
구성 이온
- 표준 조건에서 중성 분자종; 순수 분자 \(\ce{BrF3}\)는 고정된 구성 이온 없음.
- 플루오린 이온이 풍부하거나 강한 배위 매질에서 \(\ce{BrF3}\)는 문헌상 정의된 이온 평형에 도달할 수 있음(예: 음이온 및 양이온 브로민 플루오린화 조각). 실제로 이온 용매화 및 플루오린 복합체 형성이 이온화 무기 용매 및 플루오린 전달 시약으로서 기능의 핵심임.
식별자 및 동의어
등록번호 및 코드
- CAS 번호: 7787-71-5
- 폐기된 CAS: 12524-63-9
- 유럽연합(EC) 번호: 232-132-1
- UN 번호: 1746
- UN/NA 운송명: Bromine trifluoride
- UNII: BD697HEL7X
- DSSTox 물질 ID: DTXSID70894170
- InChI:
InChI=1S/BrF3/c2-1(3)4 - InChIKey:
FQFKTKUFHWNTBN-UHFFFAOYSA-N - SMILES:
FBr(F)F
동의어 및 일반명
공급자 및 규제 목록에 나타난 주요 동의어 및 명칭: - bromine trifluoride - Bromine fluoride (BrF3) - trifluoro-λ3-bromane - BrF3 - Brominetrifluoride - UN-1746 - BD697HEL7X
(위에 표기된 식별자 및 동의어는 보고된 등록명 및 제출자 제공 명칭에서 가져온 것입니다.)
산업 및 상업적 응용
기능적 역할 및 사용 분야
- 무기 및 특수 유기 합성에서 강력한 플루오린화제.
- 플루오린 기반 반응 및 금속 고플루오린화물 제조용 이온화 무기 용매.
- 우라늄 화학 처리 공정에서, 특히 농축 및 재처리 작업 시 육플루오린화우라늄 생성에 사용.
- 고에너지 시스템 및 특수 추진체/산화제 연구 분야에서 산화제 역할로 사용됨.
전형적인 적용 사례
- 공격적인 불소화가 필요하고 제어 가능한 견고한 유기 기질 및 무기 전구체의 직접 불소화.
- 브롬 또는 금속 함유 원료를 해당 불화물로 전환하는 생산 및 정제 단계.
- 무수 고산화성 불화물 매질이 필요한 실험실 규모 합성용 시약으로 사용. 특정 부위 적용 요약이 없는 경우, 사용 선택은 강력한 불소화력, 불화물 화학을 위한 이온화 용매 특성, 제어된 불활성 조건에서 금속 불화물 생성 능력의 조합에 의해 결정됨.
안전 및 취급 개요
건강 및 환경 위험
- 흡입 및 접촉 시 극히 위험함: 피부, 눈 및 점막에 부식성; 심한 화상 및 실명 등 영구 손상 초래 가능.
- 급성 흡입 시 상기도 심한 자극, 폐부종 및 고농도에서는 사망 가능.
- 만성 노출 시 전신 할라이드 축적 및 브롬화물 관련 신경학적 영향 발생 가능.
- 분해 또는 가수분해 생성물(HF, HBr)은 급성 독성과 강한 부식성 보유.
- 보고된 IDLH: 12 ppm.
- 급성 노출 지침 수준(AEGLs) (ppm):
- 10분: AEGL-1 = 0.12; AEGL-2 = 8.1; AEGL-3 = 84
- 30분: AEGL-1 = 0.12; AEGL-2 = 3.5; AEGL-3 = 36
- 60분: AEGL-1 = 0.12; AEGL-2 = 2.0; AEGL-3 = 21
- 4시간: AEGL-1 = 0.12; AEGL-2 = 0.70; AEGL-3 = 7.3
- 8시간: AEGL-1 = 0.12; AEGL-2 = 0.41; AEGL-3 = 7.3
- 화재 및 분해 시 유독/기상 부식성 물질 생성; 유출물은 수로 오염 가능.
응급 조치 및 구급 처치는 심한 부식성 흡입 및 접촉 부상 가정을 전제로 해야 함. 모든 중대한 노출에 대해 즉각적인 의료 처치가 필요하며, 풍부한 물로 오염 제거 및 HF/HBr 부상에 대한 전문적 의료 관리가 표준 조치임.
저장 및 취급 시 고려사항
- 건조하고 불활성이며 환기가 잘 되는 곳에 보관하며 습기, 산, 염기, 할라이드 염, 유기물, 가연물, 부적합 금속 및 금속 산화물과 분리.
- 격렬하게 반응하는 물질(암모늄 할라이드, 안티몬 염, 다수 금속, 유기물)의 사용을 피하고, 내화학성 용기 및 폭발 방지 전기 설비 사용.
- 물과의 접촉 금지; 가열된 용기는 분해 가스로 인한 압력 상승으로 파열 또는 ‘로켓’ 현상 발생 가능.
- 누출 및 화재 시: 물을 직접 사용하지 말고, 소량 주변 화재는 건식 화학제(건조 모래, 소다회, 석회, 이산화탄소) 사용; 대형 사고 시 전문 비상 대응 절차 준수. 노출된 용기는 안전 거리에서 물 분무로 냉각하여 파열 방지하되, 누출 물질에 직접 물 분사 금지.
- 개인보호장비(PPE): 양압형 독립호흡기(SCBA), 전신 화학 방호복, 방울 튀김 차단 안경 및 얼굴 보호구; 응급대응자를 위한 전문 호흡 보호구.
- 위험, 운송 및 규제 관련 세부 정보는 제품별 안전보건자료(SDS) 및 현지 법규를 참조할 것.
