Na 과 물의 반응시 발생하는 쿨롱폭발에 대해서

Question

[알카리 금속] 물과 만나면 폭발하는 금속이 있다고?

https://www.youtube.com/watch?v=LsmncwOupWM

위 유튭 영상을 보고 든 질문입니다.

금속 Na 의 표면에서 양이온화가 진행되어, 나트륨 표면에 부분양전하가 생기고

반응이 지속되면 Na 표면의 양전하에 의해 전기적 반발력으로 쿨롱폭발이 발생한다고 합니다.

여기서 질문입니다.

NaCl(s)의 경우 물과 반응시에, NaCl(s) + H20 → Na^+ + Cl^(-) 로 이온화 되어 수용액에 용해되어 있는데요.

1. 왜 금속 나트륨은 물에 용해되어, Na^(+) 으로 수용액상태로 존재하지 않고, 금속 표면에서 Na^(+)으로 유도되나요?

2. 금속 나트륨의 전자를 빼앗은 물 분자는 물에서 H20^(-) 로 존재하나요?

(사진은 순서가 거꾸로 되었습니다. 양해바랄게요.)

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Answer 1

안녕하세요. 한선옥 과학전문가입니다.

나트륨은 1a족에 속하는 금속으로 공기중의 물을 만나면 전자하나를 잃고 Na+ 이온으로 되면서 불꽃이 생기면서 폭발하는 매우 위험한 금속입니다
공기와의 접촉을 막기위해 석유속에 넣어두거나 파라핀을 입혀서 보관합니다

염화나트륨(소금)때문에 나트륨이 우리 귀에 익숙하지만 나트륨은 아주 위험해서 우리가 실험실속에서나 만날수 있는 금속입니다

금속은 물과 만나면 녹이습니다 쇠가 물이 묻으면 녹이 잘 스는 것과 같지요

철문에 녹이 슬지 않도록 페인트 칠을 하여 사용하는 것도 같은 이유입니다

금속이 녹이 슬면서 발생하는 열은 철인경우 서서히 적은양이 발생하는데 나트륨은 갑자기 빨리 알어나 발생하는 열로 인해 불이 나는 것입니다

실험을 재미로 할수도 있겠지만 나트륨 실험은 위험해서 안하는 것이 좋습니다

아마 학교에서도 별로 하지 않는 실험으로 알고 있습니다

실험실 장안에서도 보관할때 신경을 써야 합니다

Answer 2

Na(나트륨) 금속은 물과 반응하면 폭발적인 화학 반응이 일어납니다. 이 반응은 Na 금속의 전자가 물 분자의 양성자와 결합하여 수소 기체를 방출하고, 이 때 방출된 수소 기체가 공기 중에 존재하는 산소와 반응하여 불꽃을 일으키면서 발생합니다. 이러한 반응을 쿨롱 폭발이라고 합니다. 따라서 Na 금속을 다룰 때는 극도로 조심해야 하며, 안전장비를 착용하고 전문가의 지도를 받아 작업해야 합니다.