물과 닿으면 폭발하는 알칼리 금속의 특성

알칼리 금속

주기율표의 1족에 속하는 원소로, 수소를 제외한 나머지 화학 원소 리튬(Li) · 나트륨(Na) · 칼륨(K) · 루비듐(Rb) · 세슘(Cs) · 프랑슘(Fr)이 알칼리 금속에 속합니다. 알칼리 금속은 대부분 은백색을 띠며, 엄청 무르고 밀도가 낮은 고체로 알려져있습니다. 하지만 반응성이 매우 강하여 공기중에 놔두면 산소와 반응하여 표면의 은백색 광택이 사라집니다. 알칼리 금속은 자체적으로 반응성이 크기 때문에 피부에 직접 닿지 않아야하고 혹여 물과 접촉하면 큰 폭발반응을 하게 됩니다. 

왜 폭발적인 반응을 할까??

알칼리 금속은 제일 바깥에 있는 전자껍질에 전자를  한개를 가지고 있습니다. 이 전자는 전기적 힘에 의해 억지로 붙어 있으나 떨어져 나가기를 원합니다. 그렇기떄문에 맨 바깥에 있는 전자는 여덟개를 채우려고 하는데 이때 아무곳에서 전자가 붙기를 원합니다. 이때 물에 접촉되면 물에는 산소와 수소가 있는데 이 전자가 나와서 물에 붙는것입니다. 물은 수소와 산소로 되어 있는데 수소는 + 성질이 있어서 전자를 주면 전자를 받아들일수 있습니다. 그래서 이 전자가 물에 닿으면 수소에 붙어 버립니다. 수소는 산소와 결합하면서 전자를내어준 상태인데 전자를 얻으면 원래의 수소가 되는 것이죠. 그래서 알칼리를 물에 넣으면 수소가스가 발생하면서 알칼리는 녹아 물속에 들어 갑니다. 이 경우 알칼리 금속은 전자를 내어 주어서 + 로 전기를 띄게 되어 Na+ 이온 이 되는 것이죠. 결국 알칼리금속은 전자한개를 떼어내면서 물에주고 이 전자가 물 속의 수소와 결합해서 수소가스를 발생시키고 금속은 이온이 되어 녹게 되는 반응이 이루어집니다.

결론적으로 이과정에서 이온들이 서로 밀어내는 반발력으로 인해 폭발이 일어나게 됩니다. 

 

알칼리 금속 중 더 폭발적인 원소는??

알칼리 금속은 총 6개가 있습니다. 화학 원소로는 리튬(Li) · 나트륨(Na) · 칼륨(K) · 루비듐(Rb) · 세슘(Cs) · 프랑슘(Fr)이 있는데 어느 원소가 물과 만났을때 반응성이 젤 클까요? 정답은 바로 프랑슘(Fr)입니다. 그 이유는 바로 이온화 에너지가 젤 낮기 떄문입니다. 같은 족에서 내려 갈수록 이온화 에너지가 낮아집니다. 그 이유는 바로 금속 원자간의 결합의 길이가 증가하고, 원자핵과 자유전자 사이의 인력 감소, 원자의 원자가 전자를 제거하기 쉽기때문입니다. 그러므로 물과 만났을때 반응이 더 빨리 진행하게되며 진행이 빨라지면 반응성도 커집니다. 

 

리튬 금속의 용도

리튬의 대표적인 이용법으로 리튬이온 전지가 있습니다. PC 등의 전자기기의 경량화가 진행되어 전지도 이에 따라 가볍고 대용량의 것을 추구하게 되었는데요 그래서 등장 한 것이 리튬전지 입니다. 이 전지는 전에 사용 되던 납축전지, 니켈 금속 수소 전지에 비해 가벼우며 전지 성능도 뛰어나 많은 전자 제품에서 사용되고 있습니다.