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살짝얌전한까치
나트륨을 물에 넣으면 폭발하는 이유는?
원소에 대한 과학책에서 나트륨을 물에 넣으면 폭발한다는 내용을 읽었는데요. 폭발하는 이유가 궁금합니다. 염화나트륨은 폭발 안 하잖아요?
4개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
나트륨이 물과 만나 폭발하는 이유는 전자를 잃고 안정해지려는 나트륨의 강한 성질과 이로 인한 격렬한 화학 반응 때문입니다. 나트륨은 가장 바깥쪽 전자껍질에 전자를 딱 한 개만 가지고 있어서, 이 전자 하나를 버리고 안정적인 상태가 되려는 성향이 매우 강합니다.
이 때문에 나트륨을 물에 넣으면 안정이 되기 위해 물 분자로부터 격렬하게 전자를 밀어내며 반응합니다. 이 과정에서 물 분자가 쪼개지면서 가연성이 높은 수소 기체가 순식간에 방출됩니다. 동시에 이 반응은 엄청난 양의 열을 뿜어내는 발열 반응입니다. 즉, 반응 열로 인해 온도가 발화점 이상으로 치솟은 상태에서 주변의 수소 기체에 불이 붙으며 펑 하고 폭발하게 되는 것입니다.
반면 소금의 주성분인 염화나트륨이 물에 녹아도 안전한 이유는 이미 화학적으로 완벽하게 안정되었기 때문입니다. 염화나트륨은 나트륨이 버리고 싶어 하던 전자 한 개를, 전자가 필요했던 염소에게 이미 완전히 넘겨준 상태입니다. 전자를 버린 나트륨 이온과 전자를 얻은 염소 이온이 서로 결합하여 이미 가장 안정한 전자 구조를 이루고 있습니다.
이미 원하는 바를 이루고 안정을 찾은 상태이기 때문에 물에 들어가도 더 이상 전자 이동을 동반한 격렬한 화학 반응을 일으키지 않습니다. 그저 물 분자 사이에 이온 상태로 조용히 흩어져 녹아들 뿐이므로 아무런 열이나 폭발이 발생하지 않습니다.
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채택된 답변안녕하세요. 정재경 전문가입니다.
나트륨 금속은 원자 상태입니다. 나트륨 원자는 가장 바깥쪽 껍질에 전자 1개를 가지고 있는데요, 이 전자를 빨리 버리고 가장 안정적인 상태(옥텟 규칙)가 되고 싶어 합니다. 즉, 반응성이 어마어마하게 높은 상태입니다.
이 나트륨 금속이 물(H2O)과 만나면 다음과 같은 격렬한 반응이 일어납니다.
1 격렬한 전자 이동: 나트륨이 물 분자에게 전자를 강제로 쥐여주며 순식간에 녹아내립니다.
2 수소 기체 발생: 이 과정에서 물이 분해되면서 수소 기체(H2)가 격렬하게 발생합니다.
3 엄청난 열(발열 반응): 이 반응은 열을 엄청나게 방출합니다.
4 폭발: 반응열 때문에 온도가 너무 높아져서, 방금 생성된 수소 기체에 불이 붙어 폭발하게 됩니다.
반면 소금은 나트륨 금속이 아닙니다. 나트륨 원자(Na)가 염소 원자(Cl)를 만나 이미 전자를 한 개 넘겨준 상태입니다.
이 둘이 결합한 염화나트륨을 물에 넣으면, 물 분자들이 둘 사이를 갈라놓아 그저 이온 상태로 물속에 녹아들 뿐(용해)입니다. 이미 화학적으로 100% 안정된 상태이기 때문에 수소 기체가 생길 일도, 열이 날 일도 없어서 폭발하지 않는 것이죠.
나트륨 원자는 불안정한 상태, 소금은 안정한상태인 차이점이 있습니다
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.
나트륨과 물이 만나서 폭발하는 이유는 만나는 순간 대량의 수소가 발생하기 때문입니다.
나트륨은 주기율표에서 3주기 1족으로 최외각 전자가 전자를 1개만 가지고 있어 반응성이 아주 강하고 전자1개를 버리고 양이온이 되려는 성질이 강합니다.
그래서 물과 만나면 수산화나트륨을 형성하여 물을 염기성을 만들며 이 때 대량의 수소가 발생하면서 폭발하게 됩니다.
염화 나트륨은 염소와 만나 안정을 찾았기 때문입니다. 나트륨이 전자 1개를 잃고 양이온이 되려는 성질이 강하다면 염소는 전자 1개가 부족하여 불안정한 상태 입니다. 그래서 이둘이 결합하여 부족한 부분을 서로 채워져 있다보니 나트륨은 염화나트륨 속에 Na+ 인 이온상태로 존재하고 있기 때문에 물과 반응하지 않는 것 입니다.
그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다:)
안녕하세요.
나트륨을 물에 넣으면 폭발하거나 격렬하게 반응하는 이유는, 나트륨이 물과 매우 쉽게 반응하여 많은 열과 기체를 빠르게 발생시키기 때문인데요, 반면에 소금인 염화나트륨은 이미 화학적으로 매우 안정한 상태라서 물과 그런 반응을 하지 않습니다. 순수한 금속 나트륨이 물과 만나면 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂ + 열과 같은 반응이 진행되며, 나트륨과 물이 반응하면 수산화나트륨이 생성되고 수소 기체가 발생하면서 많은 열이 방출됩니다.
이때 이 열이 상당히 큰데요, 반응하면서 생긴 열 때문에 나트륨 조각 자체가 녹아 움직이기도 하고, 발생한 수소 기체가 높은 온도에서 점화될 수 있습니다. 그러면 작은 불꽃이나 폭발처럼 보이는 현상이 나타나며, 큰 나트륨 덩어리는 반응이 너무 빨라 압력 증가와 점화가 겹쳐 더 강한 폭발을 일으킬 수도 있습니다. 또한 나트륨 원자가 전자 1개를 아주 쉽게 잃으려는 성질을 가지는데요, 나트륨은 가장 바깥 전자가 1개인데, 이를 잃으면 더 안정한 전자배치가 되기 때문에 물 속에서 매우 적극적으로 반응하는 것입니다. 반면 질문하신 염화나트륨의 경우 나트륨이 전자를 잃고, 염소가 전자를 얻어 서로 강하게 결합한 안정한 이온 화합물입니다. 즉 나트륨은 이미 안정화된 상태이기 때문에 소금을 물에 넣으면 화학 반응이 아니라 단순히 녹아서 이온으로 분리될 뿐, 폭발하지 않습니다. 감사합니다.