인산구리(II) (7798-23-4) 물리적 및 화학적 특성
인산구리(II)
무기 인산구리(II) (Cu3(PO4)2) — 청록색을 띠는 불용성 금속 인산염으로, 제형, 촉매, 부식 방지 용도 및 산업용 원료로 고체 상태로 공급됩니다.
| CAS 번호 | 7798-23-4 |
| 화합물 분류 | 금속 인산염 (인산구리) |
| 일반 형태 | 분말 또는 결정 고체 |
| 일반 등급 | EP |
인산구리(II)는 금속 정인산염 계열에 속한 무기 이온성 인산염 구리염입니다. 구조적으로 전이금속 인산염이며, 구리는 명목상 +2 산화상태로 인산산 이온과 배위되어 있습니다. 이 고체는 수화 및 무수 형태로 존재하며 대표적인 화학식으로 \(\ce{Cu3O8P2}\) 및 수화물 \(\ce{Cu3(PO4)2.3H2O}\) 등이 있습니다. 격자는 이온성 Cu–O 및 P–O 상호작용이 주를 이루며, 상당한 산화물/옥시인산염 특성이 있어 결정성, 청색에서 청록색을 띠는 고체로 존재하며 이는 2가 구리염의 일반적인 특성입니다.
전자적 특성은 \(\ce{Cu^2+}\)의 부분적으로 채워진 3d 오비탈에서 유래하며, 특징적인 청색/녹색 광학 흡수 및 암모니아 등 리간드와의 배위 화학(착물 형성)과 산화환원 촉매 활성에 관여합니다. 인산염 음이온은 pH 범위에 따라 가수분해 및 프로톤화를 할 수 있으나, 고체의 낮은 수용해도로 인해 단순한 산염기 적정 반응은 제약이 있습니다. 인산구리(II)는 전형적인 무기, 저용해성 금속염으로 차가운 물에는 거의 용해되지 않으며, 산성 및 착화성/염기성 매질(예: 암모니아 용액)에서 용해도가 증가합니다. 열분해시 인산 산화물 등의 분해산물이 생성됩니다.
상업적으로 보고된 일반 등급은 EP입니다.
기본 물리적 특성
밀도
현 데이터 기준으로 이 특성에 대해 실험적으로 확립된 값은 없습니다.
녹는점 또는 분해점
무수물의 단일 녹는점은 현재 데이터에서 보고되지 않았습니다. 실험적 기술에 따르면 인산구리(II)는 명확한 융융 대신 가열 시 분해하며, 열분해 시 인산 산화물 등 분해산물이 발생하며 위험하다고 기술되어 있습니다(안전 및 취급 참조).
수용해도
실험적 기술은 일치하며, 인산구리(II)는 본질적으로 물에 불용성이거나 극히 미량 용해됩니다. 일반적 정성 서술은 다음과 같습니다: - "차가운 물에는 불용성, 뜨거운 물에 약간 용해." - 삼수화물 형태(\(\ce{Cu3(PO4)2.3H2O}\))는 물에 제한적 용해도가 있으나 산 및 암모니아성 용액에서 용해됩니다. 추가 용매 행동 보고 내용: - 무기산 및 암모늄 수산화물(암모니아성 용액)에서는 인산염 프로톤화와 \(\ce{Cu^2+}\) 착물 형성으로 인해 용해됨. - 일부 보고에서 아세톤에 약간 용해되며, 에탄올에는 불용성.
용해 메커니즘: 산에서 용해는 인산염 산소 음이온의 프로톤화와 자유 \(\ce{Cu^2+}\) 방출을 통해 진행되며, 암모니아에서는 구리-암모니아 착물 형성으로 용해도가 현저히 증가합니다.
용액 pH (정성적 거동)
고체 형태가 물에 분산된 경우 매우 낮은 용해도로 인해 명확한 용액 pH를 형성하지 않습니다. 용해도 증가 조건에서 고체가 용해 또는 분산될 경우: - 산성 매질에서는 인산염 프로톤화 및 용해에 따른 과잉 산 때문에 용액이 산성입니다. - 암모니아성 매질에서는 \(\ce{Cu^2+}\)가 암모니아와 착물형성(예: \(\ce{[Cu(NH3)4]^2+}\))하여 암모니아 과량에 따라 중성에서 염기성의 암모니아 용액을 생성합니다. - 중성 수용액에서는 인산염 및 구리 이온의 수용액 내 농도가 낮아, 벌크 용액의 pH는 대부분 매질 특성에 의해 결정됩니다.
현 데이터에서는 단일 숫자화된 용액 pH 값이 제공되지 않습니다.
화학적 특성
산염기 거동
인산구리(II)는 다가 음이온(인산염)과 2가 전이금속 양이온(\(\ce{Cu^2+}\))의 이온성 염입니다. 인산염 성분(정인산염)은 \(\ce{H3PO4 <-> H2PO4^- <-> HPO4^2- <-> PO4^3-}\)의 공유결합계에 따라 pH에 따라 양성자 취득 및 해리가 가능합니다. 그러나 고체 상태에서는 음이온이 배위된 정인산염/옥시인산염 단위로 존재하여 자유롭게 이동하는 염기로 작용하지 않습니다. 실질적인 산염기 거동은 용해도에 의해 좌우되며, 산성화는 인산염을 프로톤화하여 용해도를 증가시키고, 강염기성 착화 매질(예: 고농도 암모니아 용액)은 암모니아 착물 형성으로 구리를 용출시킵니다. 고체 자체는 수화형의 배위 프로톤을 제외하고는 고체상에서 브뢴스테드 산성을 나타내지 않습니다.
반응성 및 안정성
- 안정성: 일반 실온 조건에서 안정하나 강한 가열 시 분해되며, 분해 시 인산 산화물 및 유해 가스가 발생할 수 있어 위험합니다.
- 화학적 반응성: 무기산 및 고농도 암모니아 용액에서 용해되며, \(\ce{Cu^2+}\)와 착물을 형성하는 리간드(예: \(\ce{NH3}\))와 반응하여 용해도를 증가시킵니다.
- 촉매/부적합성: 인산구리(II) 이온은 차아브롬산나트륨 등 산화제 분해를 촉매하며, 산화환원과 관련된 반응을 촉진할 수 있습니다. 강한 환원제나 산화제와의 접촉은 반응성 평가 후 피해야 합니다.
- 수화물: 삼수화물 등 수화물 형태가 존재하며, 이들은 무수물과 결정 형태 및 용해도에서 차이를 보입니다.
분자 및 이온 파라미터
화학식 및 분자량
- 분자식 (계산값): \(\ce{Cu3O8P2}\)
- 분자량 (계산값): 380.58
추가 계산 파라미터(보고된 값): 정확 질량 380.69382; 단일동위원소 질량 378.69563; 위상 극성 표면적(TPSA) 173; 수소 결합 공여자 수 0; 수소 결합 수용자 수 8; 회전 가능한 결합 수 0; 중원자 수 13; 형식 전하 0; 복잡도 36.8.
구성 이온
- 주요 금속 양이온: \(\ce{Cu^2+}\)
- 주요 산소화 음이온: 정인산염/옥시인산염 종 (단순 화학식상 \(\ce{PO4^3-}\), pH 및 수화에 따라 프로톤화 상태 가변)
- 수화물: \(\ce{Cu3(PO4)2.3H2O}\) 등의 결정성 수화물이 보고되어 있으며, 이들은 화학양론 및 분자량에 변화를 초래합니다.
구조 및 화학적 거동은 \(\ce{Cu^2+}\) 배위화학과 다배위성, 다가 인산염 음이온의 상호작용에 의해 결정됩니다.
식별자 및 동의어
등록 번호 및 코드
- CAS 번호: 7798-23-4
- European Community (EC) number: 232-254-5
- UNII: N8NP6FR80R
- DSSTox Substance ID: DTXSID00872547
- InChIKey: GQDHEYWVLBJKBA-UHFFFAOYSA-H
- 가용 주석에 보고된 기타 식별자로는 역사적/폐기된 CAS 1913303-43-1이 포함됩니다.
동의어 및 일반 명칭
보고된 일반 명칭 및 동의어 중 일부(제공된 선택 사항)는 다음과 같습니다: 인산구리(II); Cupric phosphate; Copper phosphate (3:2); Phosphoric acid copper(2+) salt (2:3); Tricopper diphosphate; Cu3O8P2; Copper (II) phosphate; Tricopper bis(orthophosphate); Cuprum Phosphoricum. 이 물질은 수화 형태에 대한 설명 명칭(예: copper(II) phosphate trihydrate)으로도 참조됩니다.
구조 기술자의 식별자(제공된 대로 제시):
- SMILES: [O-]P(=O)([O-])[O-].[O-]P(=O)([O-])[O-].[Cu+2].[Cu+2].[Cu+2] (inline code)
- InChI: InChI=1S/3Cu.2H3O4P/c;;;21-5(2,3)4/h;;;2(H3,1,2,3,4)/q3*+2;;/p-6 (inline code)
- InChIKey: GQDHEYWVLBJKBA-UHFFFAOYSA-H (inline code)
산업 및 상업적 응용
기능적 역할 및 사용 부문
보고된 기능적 역할에는 농업용 살균제(농업용 살충제), 유기 반응 촉매, 비료 성분(구리 미량 영양소 공급원), 유화제, 인산 처리 시 부식 억제제, 금속 표면 보호제, 동물 사료 조제 시 미량 무기질 첨가제 등이 포함됩니다. 이러한 역할은 낮은 용해도의 구리 공급원으로서 생물살균제 역할(구리 가용성) 및 제한된 용해도와 조절 방출이 요구되는 경우 구리 저장소 또는 촉매로 작용할 수 있는 특성을 반영합니다.
전형적인 응용 예
- 농업: 구리 이온이 살균 활성을 제공하는 작물 보호 조성물에 사용되며, 규제 상태 및 조성물 성능에 따라 선택됩니다.
- 사료 첨가제: 수의학 또는 농업 동물 영양을 위한 제어 방출형 미량 구리 공급원으로 사용되며, 조성 및 투여량이 통제됩니다.
- 화학 제조: 구리(II) 종이 필요한 유기 합성에서 이종 촉매 또는 촉매 전구체로 사용됩니다.
- 부식 제어: 구리 인산염 막 또는 코팅이 요구되는 특정 인산 처리 공정 또는 금속 처리에서 부식 억제제로 사용됩니다.
제조: 일반적인 실험실 및 산업적 제조 방법은 구리(II) 황산염(또는 기타 가용성 구리(II) 염)과 가용성 인산염 염(예: 디암모늄 수소 인산염) 간의 반응을 통해 원하는 화학 양론적 상 및 입자 형상을 얻도록 조절된 조건 하에서 침전시키는 방법을 포함합니다.
이러한 일반적인 용도를 넘는 간단한 응용 요약이 필요한 경우, 제품별 기술 문헌 또는 조성물 데이터를 참조해야 합니다.
안전 및 취급 개요
건강 및 환경 위험성
- 보고된 위해성 진술 및 영향에는 피부 자극 유발(H315), 심각한 눈 손상(H318), 수중 생물에 매우 독성이며 장기 지속 영향(H400, H410)이 포함되어 여러 통지된 분류가 존재합니다.
- 독성: 구리 염은 고용량 섭취 시 위장관 및 전신 영향을 유발할 수 있으며, 직업상 분진 또는 미스트 흡입을 통제해야 합니다. 구리 염의 급성 경구 치사 용량 범위는 역사적 독성학 요약에서 수십 그램으로 언급되며, 독성 결과는 용량 및 매트릭스에 의존합니다.
- 표적 기관 및 기전: 구리는 간에 축적되어 생리적 처리 능력을 초과할 경우 간독성 효과를 나타낼 수 있으며, 산화 스트레스 기전을 유발하고 황수소기에 의존하는 효소를 방해할 수 있습니다.
- 노출 한계(무기 구리, Cu 기준): 권장 직업적 노출 가이드라인은 구리 분진 및 미스트에 대해 1 mg/m3(8시간 평균 기준)이며, 관련 MAK/TLV/PEL 값은 산업 위생 자료에 수록되어 있습니다. 일부 직업 참조에서는 즉시 생명 또는 건강에 위험한 농도(IDLH)를 100 mg/m3(Cu 기준)로 보고합니다.
- 환경 위험: 인산구리(II)는 수중 생물에 매우 독성이 있으며 수로로 유입되지 않도록 해야 하며, 폐기 및 유출 제어가 중요합니다.
보관 및 취급 고려사항
- 취급: 분진 발생 최소화, 분말 취급 시 국소 배기 환기 사용, 흡입 및 접촉 방지를 위해 적절한 호흡기 보호구, 장갑, 안구 보호구 사용. 섭취 및 환경으로의 무단 유출 방지.
- 보관: 냉하고 건조하며 환기가 잘 되는 밀폐 용기에 보관, 강한 환원제 및 부적합한 산화제/유기금속 시약과 분리. 열분해 유발 조건으로부터 보호.
- 화재/열분해: 가열 시 분해하여 독성 인산화물 배출 가능. 화재 진압자는 완전 보호 장비와 호흡 보호구 착용 필요.
- 응급처치: 노출 시 표준 오염 제거 절차 준수—눈/피부는 물로 세척, 오염된 의복 제거, 섭취 또는 중증 흡입 노출 시 의료 지원 필요. 상세 응급처치 및 해독법은 임상 독성학 자료 및 제품 SDS 참조.
- 규제 및 폐기: 구리 함유 폐기물의 폐기 관행은 환경 규제 대상이며, 구리 함량 평가 및 지역 규제 지침 없이 매립 또는 방출 금지. 상세 위해성, 운송 및 규제 정보는 제품별 안전보건자료(SDS) 및 지역 법규 참조.
