알칼리 금속 (Alkali Metal)
알칼리 금속은 주기율표의 1족에 해당하는 금속 원소를 말하는 것으로, 실온에서 은백색 광택을 띠는 고체 상태로 존재합니다. 다른 금속들에 비해 대체로 밀도가 작기 때문에 쉽게 잘라질 정도로 무른 특성이 있고요, 반응성이 크기 때문에 산소와 물과의 접촉을 막아서 보관을 하여야 합니다.
위에 언급하였다시피 알칼리 금속은 1족 원소이므로 원자가 전자가 1개입니다. 그러므로, 비활성 기체와 같이 안정된 전자 배치를 형성하기 위해서 전자를 1개 잃어버리려는 경향이 생기죠. 그리고, 이온화 에너지가 낮으므로 전자를 잃고 다른 원소와 화학 결합을 형성하게 됩니다. 이 특성으로 인해서 산소 및 물과 반응을 하게 되는데요, 참고로 원자 번호가 클수록 반응성이 큽니다. (알칼리 금속 반응성 : Li < Na < K < Rb)
알칼리 금속과 산소의 반응
알칼리 금속은 공기 중의 산소와 반응하여 산화물을 생성하고 광택을 잃는 성질이 있습니다. 알칼리 금속을 원소기호로 M이라고 표현을 한다면, 반응식은 아래와 같이 됩니다.
4M + O2 → 2M2O
ex) 4Na + O2 → 2Na2O
알칼리 금속과 물의 반응
알칼리 금속은 물과 반응하고 수소 기체를 생성시킵니다. 알칼리 금속을 원소기호 M이라고 표현을 한다면, 아래와 같은 반응이 진행되며, 수산화기가 만들어지게 되므로 수용액은 염기성을 띠게 됩니다.
2M + 2H2O → 2MOH + H2↑
ex) 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2↑
물이 들어 있는 비커에 페놀프탈레인 용액을 넣은 다음, 리튬 조각과 같은 알칼리 금속을 넣으면 수용액의 색은 무색에서 붉은색으로 변하게 됩니다. 수용액이 염기성을 띠기 때문입니다.
알칼리 금속은 원자 번호가 클수록 반응성이 크기 때문에 아래와 같이 반응성 관련하여 간단한 도표로 정리할 수가 있습니다. 칼로 단면을 잘랐을 때, 광택이 사라지는 속도 및 물과 반응하는 정도가 다르게 되겠죠.
| 알칼리 금속 | 리튬(Li) - 원자번호 3 | 나트륨(Na) - 원자번호 11 | 칼륨(K) - 원자번호 19 |
| 칼로 단면을 자른 경우 (산소와 반응) | 광택이 서서히 사라짐 | 광택이 금방 사라짐 | 광택이 빠르게 사라짐 |
| 물에 넣은 경우 (물과 반응) | 잘 반응하고 수소 기체 생성 |
격렬한 반응과 수소 기체 생성 |
매우 격렬한 반응과 수소 기체 생성 |
참고로, 위의 두 반응은 모두 발열반응(exothermic)입니다. 일반적으로 발열 반응은 반응이 진행되면서 에너지를 방출하고 나면 계의 상태가 안정화되기 때문에 반응이 자발적으로 잘 일어납니다.
이 글을 읽으시는 분은 할로젠이 알칼리 금속 및 수소와 반응하는 것에 대해 정리한 포스팅도 함께 보면 도움이 될 수 있습니다.
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