<과학교사가 알려주는 원소이야기 10.

 과유불급의 원소, 나트륨>

 

 

안녕하세요! 과학교사 정은희입니다. 10년 전만해도 초등학교 앞에서 50원, 100원에 팔던 달고나. 저 무늬대로 쪼개면 하나 더 주시곤 하셨죠. 참 달아서 지금은 많이 못 먹을 것 같은데 어릴 때는 어찌나 먹고 싶었는지… 다들 좋아하시나요? 달고나에도 나트륨이 들어가죠? 달고나를 만들 때 넣는 소다 성분이 탄산수소나트륨인데요. 가열하게 되면 이산화탄소를 방출하게 되죠. 그래서 볼록하게 부푸는 것을 볼 수 있답니다.

오늘은 이 나트륨에 대해서 알아보도록 해요~

 

 

 

폭발성을 가진 금속

 

나트륨은 아라비아어 suda에서 유래된 Sodium,  독일어로는 Natrium이라고 부릅니다.부드럽고 은백색이며 반응성이 큰 알칼리 금속 중 하나인데요. 일반적으로 반응성이 칼륨보다는 적고 리튬보다는 크다고 합니다. 반응성이 좋은 편이다 보니 공기와도 빠르게 반응하며, 물과는 폭발적으로 반응하는데요. 물과 닿으면 열을 발생하고 수소와 수산화나트륨으로 변화합니다. 이처럼 쉽게 반응하기 때문에 액체 탄화수소(석유)와 같은 비산화성 물질에 담아 보관해야합니다. 자연계에서는 홑원소로 존재하지 않고 모두 화합물 형태로 존재하는데요. 원소 상태인 나트륨 금속과는 달리 화합물들은 안정적이기 때문에 취급은 용이한 편입니다.

 

노란색 불꽃의 나트륨

 

알칼리 금속 원소들은 특징적인 불꽃 색을 가지는데요, 나트륨의 불꽃색은 노란색입니다. 조명 중에 간혹 노란빛을 보이는 것들은 나트륨 램프입니다. 나트륨 램프의 노란 빛은 대기 중에서 산란되지 않고 안개를 잘 투과하는 특성이 있습니다. 또한 눈에 자극이 없고 수명이 길어 고속도로 나 터널 내부의 조명에 많이 사용되고 있죠!

  

 

소듐냉각고속로에서의 나트륨

 

액체 나트륨은 열전도율이 높고 중성자를 잘 흡수하지 않기 때문에 원자력 발전에서 물 대신 냉각재로 이용됩니다. 핵분열연쇄반응에서 생기는 중성자는 물을 만나면 에너지가 줄어 저속중성자가 되는데요. 나트륨은 물보다 중성자의 에너지를 덜 뺏기 때문에 고속중성자 상태를 유지하도록 도와주는 역할을 합니다. 이 고속중성자는 독성이 강하고 높은 열을 내는 원소들을 핵분열시켜 독성과 열을 크게 줄이는 기능을 합니다. 사용한 핵연료의 처리 부담을 줄여주는 청소부같은 존재이죠.

소듐냉각고속로는 우라늄 활용도를 기존보다 최대 100배 이상 높이는 것은 물론, 독성을 1/1000, 열은 1/100, 폐기물 부피는 1/20으로 줄여 친환경적인 원자로라 할 수 있습니다. 또한 나트륨이 지구상에서 6번째로 풍부한 원소인만큼 지속가능성이 높다는 장점이 있죠. 그러나 물과 닿으면 화재 발생할 수 있기 때문에 안전성에 의문을 제기하는 의견도 있습니다.

 

 

부족해도 많아도 문제인 우리몸의 나트륨

 

 

나트륨은 인간에게 필수적인 원소입니다. 혈액 양과 혈압, 삼투압과 pH를 조절 등 많은 역할을 하기 때문이죠. 생체 내에서는 Na+(양이온)상태로 존재하며, 이의 약 90%가 전해질 성분으로 있습니다. Na+가 결핍되면 수분 과잉으로 부종 상태가 나타나는 저나트륨혈증이나 탈수, 저혈압 등이 유발됩니다. 그럼 Na+을 많이 섭취하면 괜찮을까요?  나트륨은 음식을 통해 대부분 섭취되는데 많은 곳에 들어있어, 하루 적정량은 2g이지만 사람들은 이보다 더 많은 양을 섭취하고 있습니다. 이처럼 Na+을 과다섭취하면 고혈압, 신장병, 심장병 등 여러 질병에 걸릴 위험이 높아지는 것이랍니다. 2014년 8월 14일, The New England Journal of Medicine (NEJM)에 의하면 전세계적으로 나트륨 과다섭취로 사망하는 사람이 약 165만명이라고 합니다. 우리의 짜게 먹는 식습관이 얼마나 대중화 되어있는지 알 수 있는 항목이죠. 저희학교는 급식에서 매달 한번씩 나트륨을 적게 먹는 날을 정해 운영하고 있는데요.여러분도 조금씩 나트륨 먹는 양을 줄여보는 것은 어떨까요?

우리의 생체 리듬을 맞춰주고 생활 여러 곳에 쓰임으로써 큰 도움을 주는 소듐. 유용한 원소라고 해서 함부로 막 사용하다가는 큰 사고가 발생하거나 건강을 해치겠네요. 모두 함께 주의합시다!

 

선생님의 한마디

이 글을 읽기 전에 여러분은 어떤 식사를 하셨나요? 라면? 냉면? 현대인들은 잦은 외식과 인스턴트, 패스트푸드 등의 영향으로 권고량의 2배에 달하는 나트륨을 섭취하고 있다고 해요. 그로 인해 관련 질병에 쉽게 걸리게 되었죠. 그래서 전세계적으로 “짜지 않은 식단” 열풍, “저나트륨” 열풍이 불고 있어요. 사회나 기업에서 장려하고 있답니다. 한국도 식품의약품안전처를 중심으로 “나트륨 줄이기”운동을 하고 있어요.

삼성 웰스토리는 급식 업체 중 가장 많은 나트륨 저감화 급식소를 운영하며, ‘Health giving 365’라는 코너를 마련하여 저염식을 제공하고 있다고 해요. 그리고 시중에 파는 드레싱보다 나트륨 함량이 최대 67% 낮은 드레싱도 개발하여 이슈가 되었죠!

저염식이 몸에 좋은 것은 알지만 가끔은 맵고 짠 음식이 먹고 싶을 때가 있잖아요~(절대 그냥 혼자 먹고 싶어서가 아닙니다.)

어쩔 수 없이 나트륨을 많이 먹을 수 밖에 없는 저와 여러분을 위해 나트륨을 배출할 수 있는 방법을 알아볼까요? 바로 나트륨 배출 음식인 칼륨이 많은 음식을 드시면 됩니다. 칼륨은 체내 삼투압 농도와 수분 상태를 조절해주는 역할을 하는데요. 신장에서 나트륨이 흡수되는 것을 막아주고 소변을 통해 나트륨 배출을 촉진시켜준다고 해요. 칼륨이 많은 음식은 해조류, 바나나, 브로콜리, 아보카도, 양송이 버섯입니다. 이 외에도 감자, 연근, 부추 등 많다고 하네요! 여러분들도 이 음식들 잘 챙겨 드시면서 건강도 챙기도록 해요 :D

 

 


 

 

블로그 이미지

화통이

소통이와 화통이가 전하는 화학 이야기. 세상에 빛을 더하는 정밀화학 이야기를 들려 드립니다 :) Leading Fine Change

 

 

유리병 속 수중 정원 만들기!(화학정원 만들기)

 

 

 

 

 

안녕하세요! 롯데정밀화학 유쾌발랄소화제의 화통이입니다. 

오늘은 여러분에게 작은 유리병 안에 수중 정원을 만드는 실험을 해보려고 합니다.

보기만해도 시원한 느낌이지 않나요? 그럼 이제부터 같이 만들어봐요!

 

 

 

우선 물유리라고 불리는 용액을 준비합니다. 물유리는 이산화규소와 알칼리금속을 녹여서 만든 용액인데요. (나트륨이 일반적으로 많이 쓰입니다) 정원의 느낌을 살려주기 위하여 흰색 자갈도 같이 준비하였습니다. 반응에 사용할 금속염은 황산구리, 염화구리, 염화코발트인데요. 황산구리의 푸른색, 염화구리의 초록빛, 염화코발트의 붉은색이 정원을 더 화려하게 만들어줄 것 같죠?

 

 

예쁘지 않나요? 붉은 빛이 없어지고 진한 남색이 생겼죠?

마치 산호초 같기도 하고 해조류 같기도 하고 말이죠.

 

 

 

지금부터 알아보도록 하겠습니다.

저희가 주목해야하는 액체는 물유리(Na2O·nSiO2)! 무색 투명하고 점성이 있는 끈적끈적해 보이는데요.바로 장마철 습기제거제에 관련한 원리와 함께 설명드렸던 실리카겔의 재료가 되는 액체랍니다.

물유리와 색깔을 띄는 금속염이 만나서 반응을 하게 되고 다른 규산염이 생기게 되는데요. 이 원리를 이용해서 위와 같은 화려한 화학정원을 만들게 되는 것이랍니다.

 

새로운 염이 만들어지는 과정을 반응식으로 나타내면 이렇게 됩니다.

 

CuSO4(s)+Na2SiO3(l)->CuSiO3(s)+Na2SO4(l)

황산구리(고체)+규산나트륨(액체)-> 규산구리(고체)+황산나트륨(액체)

 

이렇게 겔 형태의 새로운 염이 만들어지고 새로운 염의 막이 반투과성막의 역할을 해서 물유리의 물만 농도가 더 높은 반투과성막 안쪽으로 들어오게하는 것이랍니다. 바로 이 현상이 삼투현상이죠! 물이 점점 들어오면서 위쪽으로 염이 자라는 것처럼 보이는데요. 이유는 물유리의 압력이 위쪽이 상대적으로 약해서 위쪽 방향으로 부피가 점점 커지기 때문입니다. 저희 눈에는 싹이 자라는 것처럼 보이죠?

 

 

 

식물 뿌리에도 삼투현상이?!

 

 

식물은 물을 어떻게 빨아당기는 것일까요?

식물이 토양으로부터 물을 흡수할 때 바로 삼투현상이 이용됩니다.

식물의 내부는 만들어진 양분이 있어서 토양보다는 높은 농도를 가지고 있어요. 그리고 뿌리를 구성하고 있는 식물세포의 세포막이 반투과성막이 되죠. 따라서 흙 속의 수분은 농도평형을 이루기 위해 진한 농도의 뿌리 안으로 들어오려고 하게 되고 반투과성막에 의해 입자가 큰 양분은 빠져나가지 않는답니다.

 

화학은 식물이 수분을 흡수하는 원리처럼 자연에서 출발해서 금속염을 만들기까지 다양하게 응용될 수 있는 학문이라는 것! 참 매력적이지 않나요?! 알면 알수록 무궁무진한 세계가 있는 것 같습니다.

마지막으로 삼투현상에 관련된 지난 게시물 첨부할게요!

같이 읽어보시면 훨씬 빨리 이해되실거에요~ 다음번에는 더 흥미진진한 실험으로 찾아뵙겠습니다.

 

달팽이의 천적은 소금?!

http://www.finelfc.com/71

우리몸에도 삼투현상이?!

http://www.finelfc.com/229

 

 

 

블로그 이미지

화통이

소통이와 화통이가 전하는 화학 이야기. 세상에 빛을 더하는 정밀화학 이야기를 들려 드립니다 :) Leading Fine Change

티스토리 툴바