소듐

나트륨(Sodium)

소듐은 은백색의 부드러운 금속으로 천연에 여러 화합물의 형태로 산출된다. 특히 식염인 염화소듐(NaCl)은 암염(岩鹽)과 바닷물에 있는데, 바닷물의 용해성분 중 약 31%가 소듐이다. 1807년 험프리 데이비가 녹인 수산화소듐(NaOH)을 전기분해하여 최초로 소듐 원소를 만들었다.

소듐은 가장 흔한 알칼리금속이며 지구에서 6번째로 많은 원소로, 지각의 2.8%를 이루고 있다. 또한 별과 태양에도 어느 정도 존재한다. 물보다 가벼우며, 실온에서 칼로 자를 수 있고, 저온에서는 잘게 부서진다. 열과 전기를 잘 전도하며, 광전효과(금속 표면에 빛을 비추었을 때, 전자가 방출되는 현상)가 크다. 소듐은 물과 격렬하게 반응하여 수소(반응열로 불이 붙을 수 있음)를 발생시키며 수산화소듐이 된다. 화학적 활성이 대단히 크며, 공기 중의 산소와 쉽게 결합하기 때문에 보통 등유나 나프타 같은 비활성 액체 속에 넣어 보관한다.

상업적으로는 염화소듐을 전기분해하여 얻는다. 많은 양을 값싸고 손쉽게 구할 수 있어 화학약품, 특히 사에틸납[(C₂H₅)₄Pb]을 만드는 데 쓰이는 납-소듐합금(Na₄Pb)과 의약품 제조에 폭넓게 쓰인다. 원자로의 열교환재, 또 엔진에도 사용되며 소듐등을 만들 때도 쓴다.

천연 소듐은 질량수 23의 안정된 동위원소이다. 인공 방사성 동위원소 6개 가운데 ²²Na(반감기 2.6년)는 천연 소듐을 찾는 방사능 추적자(追跡子)로 쓰인다(→ 소듐-22). ²⁴Na(반감기 15시간)는 반감기가 짧기 때문에 널리 쓰이지 못하며, 나머지 4개는 반감기가 1분 이하이다(→ 소듐-24). 소듐 등과 소듐 불꽃의 황색(소듐 분석실험에 기초)은 빛 스펙트럼의 황색 영역에서 특징적인 2개의 줄로 나타난다.

소듐 화합물

11 sodium (Na) Bohr model

소듐은 반응성이 매우 크기 때문에 거의 모든 무기·유기 음이온과 결합하여 여러 가지 화합물을 만든다. 원자가는 ＋1이며, 이 하나의 원자가전자를 매우 쉽게 내놓고 무색의 소듐 이온(Na⁺)이 된다. 수산화소듐(NaOH)은 부식성이 강한 흰색의 결정성 고체로, 쉽게 습기를 흡수하여 액체가 된다. 보통 가성 소다 또는 양잿물이라 하며, 가장 널리 쓰이는 공업용 알칼리이다. 레이온이나 그밖의 직물 제조, 석유 정제, 비누, 펄프, 제지, 고무 재생, 식료품 제조 등에 주로 쓰이며, 이밖에 다른 여러 가지 산업공정에도 쓰인다.

가장 중요하고 잘 알려진 소듐 화합물은 염화소듐(NaCl)이다. 이는 바닷물·암염에서 얻을 수 있으며, 대부분의 소듐화합물은 염화소듐에서 직접·간접으로 만들어진다. 상업적으로는 염화소듐을 전기분해하여 염소와 수산화소듐을 만들며, 솔베이 법으로 탄산소듐(Na₂CO₃)을 만든다. 염화소듐을 전기분해하면 소듐·산소·염소로 이루어진 화합물인 하이포아염소산소듐(NaOCl)이 생긴다. 이 화합물은 가정용 염소계 표백제로 널리 쓰이며, 종이 펄프와 직물표백, 물의 염소처리, 또 방부제나 살균제 같은 약품 제조에도 쓰인다. 이 화합물은 불안정하여 수용액상태로만 존재한다.

질산소듐(NaNO₃)은 칠레 북부가 주산지인 광물로 보통 칠레 초석이라 한다. 이 화합물은 질소비료와 다이너마이트의 성분으로 쓰인다. 황산소듐(Na₂SO₄)은 흰색의 결정성 고체 또는 분말로, 크래프트지(紙)·판지·유리·세척제 등을 만들 때, 그리고 여러 가지 화학약품의 원료로 쓰인다. 광물 미라빌라이트와 테나다이트에서 얻으며, 염화소듐을 황산과 반응시켜 인공적으로 합성하기도 한다. 결정은 수화물로, 화학식은 Na₂SO₄·10H₂O이며 보통 글라우버염이라 한다.

이밖에도 탄산 이온(CO₃^2-)을 함유한 탄산물이 있다. 탄산수소소듐(NaHCO₃)은 중탄산소듐 또는 중탄산소다(중조)라고도 하며, 이산화탄소(CO₂)의 원료이다. 또한 밀가루 반죽을 부풀게 하는 베이킹파우더나 청량음료, 분말소화기의 주성분이다. 약염기성이므로 위액이나 소변의 과산증과 산성혈증을 치료하는 데 쓴다. 그리고 가죽의 무두질 공정과 모직물을 만드는 공정에도 쓰인다.

소다회라고도 하는 탄산소듐(Na₂CO₃)은 광천수의 구성성분으로, 또 소다석·트로나·서모나트라이트 등의 광물로 천연에 고루 분포되어 있다. 염기성 염인 탄산소듐은 유리와 세척제 제조에 많이 쓰이고 이산화탄소와 반응하여 탄산수소소듐이 된다. 탄산소듐에 물분자가 1개 붙어 있는 형태인 Na₂CO₃·H₂O는 사진 현상액으로 널리 쓰인다. 세탁소다는 10개의 물분자가 붙어 있는 탄산소듐(Na₂CO₃·10H₂O)으로 이루어져 있으며, 면·마의 표백제, 가정용 세척제로 쓰인다.