질산 철(III)(Iron(III) nitrate)은 화학식 Fe(NO₃)₃을 갖는 무기 화합물이다. 페릭 나이트레이트(ferric nitrate), 질산제이철, 질산제2철, 아이언(3+)염(Nitric acid, iron(3+) salt) 등으로도 불린다. 가장 흔히 접하는 형태는 구(9)수화물 Fe(NO₃)₃·9H₂O이다.
■ 명칭과 어원
- IUPAC 이름은 Iron(III) nitrate이며, 한국어로는 질산철(III), 질산제이철로 표기한다.
- 명칭은 질산(nitric acid)에서 유래한 음이온인 질산 이온(NO₃⁻)과, 산화수 +3 상태의 철 이온(Fe³⁺)을 결합한 명명법에 따른 것이다. 로마 숫자 (III)는 철의 산화수를 나타낸다.
- CAS 등록번호는 무수물 기준 10421-48-4, 9수화물 기준 7782-61-8이다. PubChem CID는 25251이다.
■ 수화물 질산 철(III)은 조해성(deliquescent)을 띠며, 무색에서 옅은 보라색을 띠는 결정을 형성한다. 수화물은 모두 옅은 색을 띠는 수용성 상자성 염이다. 9수화물은 화학적으로 [Fe(H₂O)₆]³⁺ 착이온의 삼질산염(six aqua iron(III) trinitrate)으로 볼 수 있다. 이 밖에 4수화물, 5수화물, 6수화물 등이 보고되어 있다.
■ 주요 물성
- 화학식: Fe(NO₃)₃
- 몰 질량: 403.999 g/mol(9수화물), 241.86 g/mol(무수물)
- 겉보기: 옅은 보라색 결정, 조해성
- 밀도: 1.68 g/cm³(6수화물), 1.6429 g/cm³(9수화물)
- 녹는점: 47.2 °C(9수화물)
- 끓는점: 125 °C(9수화물)
- 물에 대한 용해도: 150 g/100 mL(6수화물)
- 용해성: 알코올, 아세톤에 가용
- 자화율(χ): +15,200.0×10⁻⁶ cm³/mol
- 배위 기하 구조: 팔면체
■ 화학적 성질과 반응 질산 이온이 쉽게 제거되거나 분해되기 때문에 다른 철 화합물을 합성하는 전구체로 유용하다. 대표적으로 페레이트칼륨(K₂FeO₄) 합성의 표준 전구체로 쓰인다. 물에 녹으면 노란색 용액을 만들며, 이 용액을 끓는점 근처까지 가열하면 질산이 증발하고 산화철(III)(Fe₂O₃) 고체가 침전된다. 수용액을 중화시키는 방법으로도 철 산화물을 얻을 수 있다.
제법은 다음과 같이 철 금속 분말을 질산으로 처리하는 반응으로 요약된다. Fe + 4 HNO₃ + 7 H₂O → Fe(NO₃)₃(H₂O)₉ + NO
■ 용도 질산 철(III)은 대규모 산업적 용도는 크지 않다. 나트륨을 암모니아에 녹인 용액으로부터 아미드화나트륨(sodium amide)을 합성할 때 촉매로 사용된다. 몬모릴로나이트 점토에 질산 철(III)을 담지시킨 시약(Clayfen)은 알코올을 알데하이드로, 싸이올을 다이설파이드로 산화시키는 유기 합성용 산화제로 쓰인다. 또한 보석 세공업자와 금속 세공업자는 질산 철(III) 용액을 은 및 은 합금의 에칭에 사용한다. 이 밖에 매염제, 금속 표면 처리제, 산화 방지제, 전자 산업용 제품, 응집 침전제, 특수 시약, 인산염 정량 등에 이용된다는 보고가 있다.
■ 안전성 GHS 분류상 신호어는 "경고(Warning)"이며, 산화성 고체(Ox. sol. 3), 경구 급성 독성(Acute tox. 4), 심한 눈 자극(Eye irrit. 1)에 해당한다. 유해·위험 문구는 H272(산화성), H302(삼키면 유해), H319(심한 눈 자극) 등이다. NFPA 704 등급은 화학적 위험성 1, 인화성 0, 반응성 0, 산화제(OX)로 표시되며 인화성은 없다. NIOSH의 권고 노출 한도(REL)는 TWA 1 mg/m³이다.
■ 참고 이 물질은 공인된 화학 명명 체계와 다수의 화학 데이터베이스(위키백과, PubChem, ChemicalBook 등)에서 확인되는 실재하는 화합물로, 널리 알려진 개념이다.
