SZ-F-R-005(Rev.3)                                                                                                      호기심의 시작 사이언스존                                                                                                     A4(210mm ×297mm)

금속 나트륨과 염화나트륨의 차이는 무엇일까요?

두 화학 물질은 원자들끼리의 결합 차이에 의해 그 모양새가 다릅니다. 금속 나트륨은 금속 결합으로 이루어져 있으며, 금속 원자가 전자를 내놓고 양이온으로 되어 안정하게 되고 원자로부터 떨어져 나온 전자가 자유 전자가 되어 금속 양이온과 결합을 하는 것을 말합니다. 염화나트륨은 이온 결합으로 이루어져 있으며, 금속 원자와 비금속 원자가 접근할 때 서로 전자를 주고받아 화학적으로 안정한 상태의 전자 배치를 갖게 됩니다. 따라서 금속 결합은 전기전도성을 가지지만, 염화나트륨은 전기전도성을 띠지 않습니다.

◎ 미리생각해보기

◎ 실험 전 주의사항!

1. 실험에 포함된 작은 부품이나 시약 등은 삼키지 않도록 주의합니다.

2. 실험에 포함된 준비물은 실험 외 다른 용도로 절대 사용하지 않도록 합니다.

3. 실험용 도구와 시약으로 절대 장난치지 않도록 합니다.

4. 날카로운 도구를 사용할 때는 다치지 않도록 주의합니다.

5. 실험 후에는 주변을 정리하고 손을 깨끗이 씻습니다.

◎ 실험 전 반드시 확인하기!

금속 나트륨은 무른 성질을 지녀 칼로 조각낼 수 있으며, 반드시 비닐장 갑을 착용하고 잘라주세요.

사용하고 남은 금속 나트륨은 반드시 석유 등의 무극성 액체에 보관 해주 세요.

<미리 준비해 두기>

실험 시작 전, 꼬지막대로 금속 나트륨을 병에서 꺼내 웨잉디쉬에 담고 안전핀셋과 칼을 이용해 조각낸 후, 금속 나트륨이 잠길 정도로 병 속 용액을 부어주세요. 이 때, 조각의 크기는 약 2~3mm, 조각의 수는 10개이며 크게 조각 내어 사용 할 경우 실험 시 위험할 수 있습니다. 반드시 실험 시작 전에 잘라두고, 실험을 진행하도록 합니다.

◎ 실험방법

시험관대를 조립해주세요.	2. 시험관을 시험관대에 끼우고, 각각의 시험관에 증류수를 약 5ml씩 넣어주세요.

SZ-F-R-005(Rev.3)                                                                                                      호기심의 시작 사이언스존                                                                                                     A4(210mm ×297mm)

3. 왼쪽의 시험관에 페놀프탈레인 용액을, 오른쪽의 시험관에 티몰블루 용액을 각각 10~15 방울을 넣어주세요. 그리고 각각의 하드스틱으 로 시험관 속 용액들이 섞이도록 골고루 저어주세요.	4. 양 쪽의 시험관에 석유에테르를 약 5ml씩 넣어주세요. 이 때, 손에 묻거나 옷에 흘리지 않도록 조심히 넣어주세요. 석유에테르를 넣은 후에는 시험관 속 용액들을 섞지 않습니다.

5. 시험관에 안전핀셋을 이용하여 잘라 두었던 금속 나트륨을 각각 한 조각씩 넣고 시험관 속 변화를 관찰 해 보세요. 이 때, 뚜껑은 닫지 않습니다.	6. 관찰 결과를 활동지에 적어보고, 원리를 알아봅니다.

◎ 실험결과 및 생각해보기

금속 나트륨을 시험관에 넣으면 어떤 현상이 나타날까요?

⇒ 시험관 속 금속 나트륨은 춤을 추듯이 위아래로 움직입니다.

2. 각각의 시험관은 무슨 색으로 변하나요?

⇒ 왼쪽 시험관은 자주색으로, 오른쪽 시험관은 푸른색으로 변합니다

	왼쪽 시험관	오른쪽 시험관
시험관에 금속 나트륨을 넣은후, 내부에서 일어나는 변화를 그림으로 그려보기

◎ 원리이해

1. 알칼리금속

주기율표상의 1족 원소들을 말하며, 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘, 프란슘이

이에 속합니다.

①물리적 성질

-상온에서 은백색의 광택을 갖지만 공기 중에서는 곧 광택을 잃어버린다.

-일반적으로 밀도가 작아 가볍다.

-비중·녹는점·끓는점 등이 낮다.

②화학적 성질

-공기 중의 산소와 반응하여 쉽게 산화물이 된다.

-상온에서 물과 격렬히 반응하여 염기성을 띄는 수산화물과 수소기체를 생성한다.

이 때, 열이 발생하며 수소 기체가 연소하면 불꽃이 생긴다.

반응식: 2Na+ 2H₂O→ 2NaOH+H₂

2. 지시약

물질이 가진 산성, 중성, 염기성 등의 특성을 구분하는 기준은 그 용액이 가지고 있는 산의 세기를 측정함으로써 알 수 있는데, 산의 세기를 pH로 나타내며 pH7을

중성으로 하여 7보다 작으면 산성, 7보다 크면 염기성으로 분류합니다. 용액이 가지고 있는 산의 세기에 따라 그 색을 변화시킴으로써 물질이 어떤 특성을 지니는가를 구분해 주는 물질을 지시약이라고 하며, 리트머스 종이, BTB 용액, 페놀프탈레인 용액, 만능 지시약 등이 대표적입니다.

①페놀프탈레인 용액

산성과 중성에는 색깔이 없지만, pH8.2 이상의 염기성에서는 자주색을 띄는 지시

약입니다.

②티몰블루

pH1.2~2.8의 산성에서는 붉은색에서 노란색으로, pH8.0~9.6의 염기성에서는 노란색에서 푸른색으로 변하는 지시약입니다.

실험 속 금속 나트륨이 물과 반응하면서 발생한 NaOH(수산화나트륨)은 염기성 물

질로, 물속의 pH가 높아져 지시약의 색이 변합니다.

3. 금속 나트륨이 위아래로 움직이는 이유?

금속 나트륨이 움직이는 이유는 물과 금속 나트륨, 석유에테르의 밀도 차이 때문 입

니다. 물의 밀도는 1.0/㎤, 금속 나트륨의 밀도는 0.97/㎤, 석유에테르의 밀도는 0.64g/㎤로 금속 나트륨의 밀도가 물과 석유에테르의 밀도 사이에 위치하게 됩니다. 금속 나트륨과 물이 반응해서 발생한 수소 기체가 금속 나트륨 표면에 달라붙게 되

면 밀도가 낮아지면서 금속 나트륨이 위로 올라가고, 수소 기체가 날아가면서 무거

워진 금속 나트륨은 다시 아래로 내려오게 됩니다. 이와 같은 현상이 반복 되어 춤을 추는 것처럼 보이는 것입니다.

학습목표

각각 다른 지시약이 담긴 시험관에 금속 나트륨을 넣어 변화를 관찰 해 보고, 알칼리금속과 지시약에 대해 알아봅니다.

실험날짜          년      월      일

학년   반    이름 :

금속 나트륨과 염화나트륨의 차이는 무엇일까요?

◎ 미리생각해보기

금속 나트륨, 웨잉디쉬, 안전핀셋, 하드스틱 2개, 비닐장갑, 시험관 2개, 석유에테르, 증류수, 티몰블루, 페놀프탈레인, 꼬지막대, 도안-시험관대 1장, 도안-A5 1장

◎ 실험준비물

1. 금속 나트륨을 시험관에 넣으면 어떤 현상이 나타날까요?

2. 각각의 시험관은 무슨색으로 변하나요?

◎ 실험결과 및 생각해보기

◎ 새롭게 알게 된 사실

◎ 느낀점