알칼리 금속

반응이 격렬한 이유

모든 알칼리 금속은 가장 바깥 껍질에 전자를 하나만 가지고 있다. 이 전자는 원자핵에서 멀리 떨어져 있고, 그 아래의 꽉 찬 껍질들에 가려져 있다. 이 전자를 잃으면 원자는 비활성 기체와 같은 안정한 전자 배치를 얻으므로 전자는 아주 쉽게 떨어져 나간다. 그 결과 1+ 이온이 생기고 많은 에너지가 방출된다.

리튬을 물에 넣으면 꾸준히 거품을 낸다. 나트륨은 수면 위를 쏜살같이 돌아다니다 불이 붙기도 한다. 칼륨은 곧바로 연보라색 불꽃을 내며 타오르고, 루비듐과 세슘은 폭발한다. 어느 경우든 금속은 수소 기체와 강한 알칼리성의 수산화물 용액을 만들어 내는데, 이 족의 이름도 여기서 왔다. ‘알칼리’는 가성 칼리와 소다를 처음 추출했던 식물의 재를 뜻하는 아랍어 알칼리(al-qalī)에서 유래했다.

족의 아래로 갈수록 달라지는 것

1족에서 아래로 내려갈수록 원소마다 전자 껍질이 하나씩 늘어난다. 바깥 전자는 더 멀리 자리하고 더 느슨하게 붙잡혀 있으므로 반응성이 급격히 커진다. 동시에 원자들을 묶는 금속 결합은 약해진다. 녹는점은 리튬의 181 °C에서 세슘의 28 °C까지 떨어지는데, 세슘은 따뜻한 날이면 녹아 버린다.

아래로 갈수록 금속은 밀도가 커지고 더 물러진다. 리튬, 나트륨, 칼륨은 물에 뜨지만 루비듐과 세슘은 가라앉는다. 모두 칼로 자를 수 있으며, 잘린 면은 밝은 은빛을 띠다가 몇 초 만에 빛을 잃는다.

보관과 취급

알칼리 금속은 공기 중의 산소 및 수분과 반응하므로 광유 속이나 아르곤을 채운 밀봉 앰풀에 보관한다. 리튬은 너무 가벼워 기름 위에 뜨기 때문에 대신 바셀린을 발라 두는 경우가 많다. 이 금속들이 연관된 화재는 물로 끌 수 없으며, 마른 모래나 특수 분말 소화기를 써야 한다.

일상에서 만나는 알칼리 금속

순수한 알칼리 금속은 실험실 밖에서 보기 드물지만, 그 화합물은 어디에나 있다. 나트륨 이온과 칼륨 이온은 신경의 전기 신호를 전달하며, 우리 몸은 이들의 균형을 유지하기 위해 쉬지 않고 일한다.

• 리튬: 휴대 전화, 노트북, 전기 자동차의 충전식 배터리
• 나트륨: 식탁염, 베이킹소다, 옛 가로등의 노란 불빛
• 칼륨: 비료, 바나나와 감자에 든 칼륨
• 루비듐과 세슘: 원자시계, 특히 1초를 정의하는 세슘 표준