By 나트륨을 물에 넣으면 공모양이 된다. – 스펀지
2006.09.23일자 스펀지에 나트륨을 물에 넣으면 공모양이 된다고 나왔다.
그런데 방송에서 설명하시는 어떤 분이 공모양이 되는 이유를 물과 반응하는 면적을 최소화 하여 자신을 보존하기 위해서라고 말씀하셨다…. 그런데 나트륨이 의식을 갖고 있는 것도 아니고…^^;
사실은 그런것이 아니라 나트륨은 그냥 표면장력 때문에 둥글게 뭉치는 것이다.
나트륨(Na)이나 칼륨(K)같은 1A족(알칼리족) 금속들은 물에 들어가면 물분자 속의 수소원자를 환원시켜서 기체로 발생시키면서 수산화나트륨으로 변한다. 물론 수산화나트륨은 물에 아주 잘 녹는다.
2Na(s) + 2H2O(l) → H2(↑) + 2NaOH(aq) + 에너지
이 반응은 열이 아주 많이 나는 발열반응이다. 더군다나 1A족 원소들은 녹는점도 상당히 낮은 편이다. 보통 0~300℃ 근처에서 녹는다. 그래서 반응중에 생기는 열에 의해서 달궈진 나트륨은 금새 액체로 녹아서 공모양으로 뭉친다. 납땜할 때 납이 녹으면 둥글게 뭉치는 것과 비슷하다. 수은도 둥글게 뭉친다.
둥글게 뭉치면 결과적으로는 나트륨과 물이 반응하는 면적이 줄어들어 반응이 느려진다. 하지만, 물과 반응하지 않는 수은을 물에 넣어도 둥글게 변하는 것을 생각한다면 반응하는 면적을 최소화하기 위한 것은 아니다.
계속 물과 나트륨이 반응하여 나트륨이 끓는점이 되면 나트륨이 기화되면서 순식간에 물과 더 격렬이 반응하여 폭발한다. 스폰지에 나왔듯이….
원소주기율표에서 나트륨보다 낮은 곳에 있는 칼륨(K), 루비듐(Rb), 세슘(Cs), 프란슘(Fr) 등을 물에 넣으면 나트륨보다 더 격렬하게 반응한다. 이것들은 나트륨보다 산화력이 더 강해서 더 많은 열이 더 빨리 발생하고, 녹는점과 끓는점도 더 낮기 때문이다. 그래서 모양이 둥글게 변하는 것을 확인할 시간도 없을 것이다.
※ 위에서 언급된 금속을 이용한 실험은 충분히 준비되지 않은 분들은 하지 말아야 한다. 자기가 죽거나 장애인이 되는 게 실험 목적인 게 아니라면…. 화재 위험도 클 뿐만 아니라, 튀는 물에는 강력한 염기물이 포함되므로 살에 튀면 화상 혹은 그 이상의 부상을 당할 수도 있다.
ps.
고등학교 1 학년 때 같은 반 애가 떠오른다. 화학시간에 선생님이 나트륨 조각을 가져와서 물에 넣는 실험을 보여주셨는데, 그녀석이 조각 하나를 훔쳐서 휴지에 싸서 교복 주머니에 넣었다. 결과는 뻔히 예상되는 그대로인데, 다행히 교복 주머니만 타고, 다리와 손가락 피부가 살짝 빨개진 정도에서 끝났다. 지금 생각해도 운이 좋았다!
