포름산나트륨

포름산나트륨(HCOONa)은 포름산(HCOOH)의 나트륨 염이다. 일반적으로 백색 조해 분말로 나타난다.

 제조 
상업적 용도로서 폼산 나트륨은 130 °C, 6-8 bar의 압력 하에서 고체 수산화 나트륨에 일산화 탄소를 흡수시켜 생산한다.Arnold Willmes, Taschenbuch Chemische Substanzen, Harri Deutsch, Frankfurt (M.), 2007.

CO + NaOH  →   HCO2Na

메탄올의 카보닐화와 그 결과물인 폼산 메틸의 가수분해를 통해 폼산을 저렴한 비용으로 대량 확보할 수 있기 때문에, 폼산 나트륨은 보통 폼산을 수산화 나트륨으로 중화시켜 제조한다. 또한 폼산 나트륨은 펜타에리스리톨 합성의 마지막 단계와 폼알데하이드와 알돌 반응 생성물인 트리메틸올 아세트알데하이드[3-하이드록시-2,2-비스(하이드록시메틸)프로판알]의 교차 카니차로 반응에서 부산물로 불가피하게 형성된다.H.-J. Arpe, Industrielle Organische Chemie, 6., vollst. überarb. Aufl., Wiley-VCH Verlag, 2007, 

실험실에서 폼산 나트륨은 폼산을 탄산 나트륨으로 중화시켜 조제할 수 있다. 또한 클로로포름을 수산화 나트륨 알코올 용액과 반응시켜 얻을 수도 있다.

CHCl3 + 4 NaOH   → HCOONa + 3 NaCl  + 2 H2O

또는 수산화 나트륨을 클로랄 수화물과 반응시켜 얻는다.

C2HCl3(OH)2 +  NaOH  →  CHCl3  + HCOONa +  H2O

후자의 방법은 일반적으로 전자의 방법보다 선호되는데, CHCl3의 낮은 수용성 덕분에 수용성인 NaCl보다 분별 결정법을 통해 폼산 나트륨 용액에서 분리하기가 더 쉽기 때문이다.

 성질 
 물리적 성질 
섬네일|폼산 나트륨 이수화물 결정
폼산 나트륨은 a = 6.19 Å, b = 6.72 Å, c = 6.49 Å 및 β = 121.7°의 격자 상수를 갖는 단사정계에서 결정화된다.W. H. Zachariasen: "The Crystal Structure of Sodium Formate, NaHCO2" in J. Am. Chem. Soc., 1940, 62(5), S. 1011–1013. 

 화학적 성질 
가열 시 폼산 나트륨은 분해되어 옥살산 나트륨과 수소를 형성한다. 생성된 옥살산 나트륨은 추가 가열을 통해 일산화 탄소를 방출하며 탄산 나트륨으로 전환될 수 있다.T. Yoshimori, Y. Asano, Y. Toriumi, T. Shiota: "Investigation on the drying and decomposition of sodium oxalate" in Talanta 1978, 25(10) S. 603-605. T. Meisel, Z. Halmos, K. Seybold, E. Pungor: "The thermal decomposition of alkali metal formates" in Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 1975, 7(1). S. 73-80. 
2HCOONa ->[\Delta] {(COO)2Na2} + H2\!\uparrow

(COO)2Na2 ->[{} \atop >\ \ce{290^{o}C}] {Na2CO3} + CO\!\uparrow

약산(폼산)과 강염기(수산화 나트륨)의 염으로서 폼산 나트륨은 수용액에서 염기성 반응을 나타낸다.

HCOO^- + H2O <<=> HCOOH + OH^-

따라서 폼산과 폼산 나트륨의 혼합액은 완충 용액으로 사용될 수 있다.

폼산 나트륨은 수질에 약간 유해하며 일부 박테리아 종의 성장을 억제하지만, 다른 박테리아에 의해 분해되기도 한다.

 용도 
폼산 나트륨은 여러 직물 염색 및 인쇄 공정에 사용된다. 또한 강한 무기산의 pH를 높이기 위한 완충제로 사용되며, 식품 첨가물(E237) 및 제설제로도 사용된다.

구조생물학에서 폼산 나트륨은 단백질 결정의 X선 회절 실험을 위한 저온보호제(cryoprotectant)로 사용될 수 있으며, 이러한 실험은 방사선 손상 효과를 줄이기 위해 보통 100 K의 온도에서 수행된다.

폼산 나트륨은 폼산의 합성에 역할을 하며, 황산에 의해 다음과 같은 반응식을 거쳐 전환된다.

폼산 나트륨은 황산과 반응하여 폼산과 황산 나트륨으로 전환된다.

서양쐐기풀의 쐐기털에는 폼산뿐만 아니라 폼산 나트륨도 포함되어 있다.

고체 폼산 나트륨은 공항에서 활주로 제설을 위한 비부식성 제제로 사용된다. 부식 방지제 및 기타 첨가제와 혼합되어 단단한 눈과 얼음 층에 빠르게 침투하여 아스팔트나 콘크리트에서 이를 분리하고 얼음을 빠르게 녹인다. 폼산 나트륨은 1987년부터 1988년까지 오타와 시에서 도로 제설제로 사용되기도 했다.

여전히 자주 사용되는 요소(효과적이지만 부영양화 때문에 문제가 됨)와 비교할 때 높은 어는점 내림 효과를 보여, −15 °C 이하의 온도에서도 재결빙을 효과적으로 방지한다. 고체 폼산 나트륨의 해빙 효과는 폼산 칼륨이나 아세트산 칼륨 수용액으로 적심으로써 더욱 높일 수 있다. 폼산 나트륨의 분해성은 화학적 산소 요구량(COD)이 211 mg O2/g으로, 아세트산 나트륨(740 mg O2/g)이나 요소(> 2,000 mg O2/g)와 같은 다른 제설제에 비해 특히 유리하다.

포화 폼산 나트륨 용액(및 폼산 칼륨이나 폼산 세슘과 같은 다른 알칼리 금속 폼산염의 혼합물)은 상대적으로 높은 밀도 때문에 가스 및 석유 탐사에서 중요한 시추 및 안정화 보조제로 사용된다. 해당 포화 알칼리 금속 폼산염 용액을 혼합하여 1.0에서 2.3 g/cm3 사이의 임의의 밀도를 설정할 수 있다. 포화 용액은 살생제 성질이 있으며 미생물 분해에 대해 장기적으로 안정적이다. 반면 희석되면 빠르고 완전하게 생분해된다. 알칼리 금속 폼산염을 시추 보조제로 사용하면 밀도를 높이기 위해 중정석과 같은 고체 충전제를 추가할 필요가 없고, 폼산염 용액을 시추 현장에서 회수 및 재활용할 수 있으므로 폼산염은 탐사 기술의 중요한 발전을 의미한다.William Benton and Jim Turner, Cabot Specialty Fluids: Cesium formate fluid succeeds in North Sea HPHT field trials (PDF; 88 kB); In: Drilling Contractor, Mai/Juni 2000.

 같이 보기 
 아세트산 나트륨

 각주 

분류:유기산 나트륨염