플루오로안티몬산

<colbgcolor=#F60><colcolor=#fff> 플루오로안티몬산

IUPAC	Fluoroantimonic acid
CAS	16950-06-4
화학식	HSbF₆
분자량	236.76 g·mol⁻¹
끓는점	40 °C(313K K)
밀도	2.885 g cm⁻³
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영어	Fluoroantimonic acid, Hydrogen fluoroantimonate, Hexafluoroantimonic acid
일본어	フルオロアンチモン酸, ヘキサフルオロアンチモン酸
중국어	氟锑酸, 六氟合锑酸	}}}}}}}}}

1. 개요2. 산도3. 영상4. 기타5. 관련 문서

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1. 개요

Fluoroantimonic acid
H₂F⁺ + SbF₆^-

플루오로안티몬산은 플루오린화수소(HF)와 오플루오린화 안티모니(SbF₅)가 2:1로 반응하여 만들어지는 혼합물이다.

2. 산도

초강산 중 하나이며, 지금까지 발견된 보관 및 관리 가능한 혼합물 중 가장 높은 산도를 가진 물질이다.[1] 워낙 높은 산도로 인해 탄화수소를 카보양이온과 H₂로 양성자화시킬 만큼 강력하다. 거의 모든 유기물을 분해시켜 버릴 정도로 부식성이 강하며, 황산보다 무려 2해 배(2 × 10²⁰배) 더 강하다. 초강산임과 동시에 플루오린 특유의 반응성을 가진 매우 강력한 산화제이기 때문에, 웬만한 산에는 거의 다 잘 견디는 유리도 녹이며 오직 테플론만이 이 물질을 견딜 수 있다. 그래서 테플론으로 만든 특수용기에 담아서 보관한다.

물이 없을 때의 플루오린화수소(=무수불산)는 자체적으로 아래와 같은 브뢴스테드-로리 산염기 반응을 일으켜 이온화한다.
2 HF ⇄ H₂F⁺ + F^-
그리고 오플루오린화안티모니가 루이스 산으로 작용하여, 위의 반응에서 나온 F^- 이온이 오플루오린화안티모니의 안티모니 원자와 배위 결합한다.
SbF₅ + F^- ⇄ SbF₆^-
SbF₅는 Sb를 중심으로 하는 삼각쌍뿔 형태이고, SbF₆^-는 마찬가지로 Sb를 중심으로 하는 정팔면체 형태이다. Sb 주변의 F 원자들의 수가 늘어나면서 F 원자들 사이의 반발력이 증가하게 되지만, 기하학적인 구조로 인해 반발력의 증가가 매우 작은 편이라 SbF₆^- 이온을 상대적으로 안정하게 만든다.[2][3]
전체적인 반응은 아래와 같다. 화학 평형에 의해 H₂F⁺의 농도가 순수한 플루오린화수소에 비해 매우 높아지며, H⁺를 제공하여 산의 역할을 하는 H₂F⁺ 이온 자체도 굉장히 강한 산성을 띤다.
2 HF + SbF₅ ⇄ H₂F⁺ + SbF₆^-

물과 접촉하면 반응하여 다량의 열과 함께 플루오린화수소 기체를 발생시키므로 습기에 주의해야 한다. 애초에 용매인 플루오린화수소부터가 매우 유독하고 다루기 까다로운 물질이다. 아래의 영상을 통해서 유추할 수 있듯, 인체와 접촉하면 체내에 함유된 수분과 반응하면서 극심한 외상을 입히게 된다. 그러나 더 문제가 되는 것은 고농도의 플루오린이 인체에 빠르게 흡수되면서 치명적인 플루오린 중독까지 일으킨다는 점이다.[4] 그러므로 플루오로안티몬산을 다룰 때에는 보호 장비를 철저하게 갖추어야 한다.

매우 위험하다 보니 이를 대량생산하는 업체도 Tokyo Chemical Industry, Mitsubishi Chemical나 Sigma-Aldrich로 한 손에 꼽을 정도이다.[5]

3. 영상

엄청나게 강력한 초강산이다 보니[6] 택배 발송 시에도 3중+통조림 밀폐보존을 시켜 발송을 시키며 첫번째 봉인만 뜯었을 뿐인데 아직 본체를 개봉하지 않았음에도 불구하고 극미량으로 유출된 기체에 의해 완충재가 부식되어 연기가 난다. 그리고 용기의 전체 용량은커녕 절반도 안 되는 양밖에 들어 있지 않은데 오히려 이것이 정상이다. 영상에 등장하는 초염기인 tert-부틸리튬 [7]은 이보다도 더 적은 5분의 1밖에 들어 있지 않다. 이유는 간단하다. 유출 등으로 인한 사고를 방지하기 위해 굳이 이러한 물질이 아니더라도 대부분의 위험한 화학제품들은 용기를 전부 채워서 판매하지 않는다.

4. 기타

엄청난 산도로 인해 화학 무기의 끝판왕이라고 생각할 수 있으나, 이를 화학 무기로 쓰기엔 앞서 설명했듯 생산업체가 무척 적어서 가격도 상당히 비싸고, 이걸 직접 다루기도 매우 위험하여 무기로 쓰기 전에 다루는 사람이 오히려 더 위험해질 수 있어서 효용성이 떨어진다. 또 정수장 등에 뿌리거나 대기 중에 살포해 봐야 엄청나게 희석돼서 의미가 없다. 따라서 화학 무기로 이용하기 위해서는 차라리 저렴할 뿐만 아니라 다루는 입장에서도 비교적 안전한 염산을 사용하는 편이 낫다. 정반대로 초염기 계통으로 갈 경우 주사기에 넣고 뿌리면 그나마 화염방사기라도 될 수 있는 tert-부틸리튬이 화학 무기의 이미지에 가까우나 이쪽조차 정작 불이 붙고 난 뒤로는 증발해버리기에 큰 의미는 없다. ~~그렇다고 염산을 쓰라는 건 당연히 아니다.~~

그 위험하다는 불산보다도 다루기 훨씬 까다롭고 그만큼 용도 역시 매우 제한적이라서 그런지, 역설적이게도 알려져 있는 사고 사례는 거의 없다.

거의 대부분의 용매와 반응한다. 물과도 반응하기에 pH는 정의되지 않는다.

5. 관련 문서

tert-부틸리튬 - 반대로 가장 강력한 초염기 물질이다. 위험도는 이쪽이 훨씬 위험하다. 심지어 플루오로안티몬산과는 달리 이쪽은 사고 사례까지 존재할 정도이다.

[1] 보관 및 관리가 불가능한 물질들을 포함하면 수소화 헬륨 이온이 가장 강력한 초강산이다. 그러나 이쪽은 성간 물질에나 존재하는 데다 플라즈마 상태로만 관측되기 때문에 일반적인 산성 물질과는 거리가 있다.[2] 같은 이유로 질소와 비스무트를 제외한 질소족 원소들의 오플루오린화물(PF₅, AsF₅, SbF₅)은 모두 루이스 산으로서 비슷한 성질을 가지며, 중심 원자의 주기가 커질수록 산성이 강해진다.[3] 질소는 최외각 전자껍질에 d오비탈이 없어서 5개의 플루오린 원자와 결합할 수 없다. 그리고 비스무트는 상대론적 효과의 결과로 BiF₅의 특성이 달라지고, 플루오린과의 화합물은 BiF₃쪽이 안정하다.[4] 안티모니도 유해한 중금속이긴 하지만, 플루오린의 맹독성이 지닌 위험에 비하면 새 발의 피 수준이다.[5] 국내의 경우 과학 기자재 관련 판매몰에서 구매할 수 있다. https://www.ebricmall.com/m/product/productDetail.hs?prodNum=MKD-175102 에서 판매 중이다. 원래 Mitsubishi Chemical, Tokyo Chemical Industry에서 만든 다소 저렴한 제품도 팔았으나 2019년 일본 상품 불매운동으로 인해 상품이 내려갔다. 의외로 한화솔루션에서 국내생산을 하기도 하나 순도 10% 미만의 촉매용 희석 제품으로, 공장 납품용으로만 판매한다.[6] 위 영상에서 닭고기에 플루오로안티몬산을 떨어트리면(영상의 9분 18초) 검붉은 액체를 내뿜으며 녹아내리는데, 무진장 높은 산도+플루오린 때문에 단백질 구조 자체가 개박살이 났기 때문이다. 심지어 뼈 역시 예외는 아니다.[7] 초강산인 플루오로안티몬산과 쌍벽을 이루는, 보관 및 관리가 가능한 가장 강력한 염기성 물질이다. 플루오로안티몬산이 염산을 뛰어넘듯이 tert-부틸리튬은 수산화 나트륨을 뛰어넘는다.