나트륨[natrium]

[요약] 주기율표 1족 3주기에 속하는 알칼리 금속 원소의 하나로 원소기호 Na, 원자량 22.9898g/mol, 녹는점 97.72℃, 끓는점 883℃, 비중 0.968g/cm3 이다. 나트륨은 산소나 물과의 반응성이 크기 때문에 보관할 때는 공기나 물과의 접촉을 피하도록 석유나 벤젠 등에 넣는다. 불꽃반응에서 노란색을 나타낸다.
원소기호 Na, 원자번호 11, 원자량 22.98977, 지각 중의 존재도 2.36%(6위), 안정핵종 존재비 23Na 100%, 녹는점 97.81℃, 끓는점 882℃, 액체의 비중 0.93(98℃), 고체의 비중 0.97l(20℃), 전자배치 [Ne] 3s1, 중요 산화수 1. 주기율표 1A족에 속하는 알칼리 금속 원소의 하나. 나트륨이라는 명칭은 천연소다나 알칼리염을 의미하는 그리스어 nitron에 유래하고, sodium은 탄산 나트륨이 예부터 soda로 불려온 데 기원한다. 나트륨은 클라크수 2.63이다. 산소나 물과 반응하기 쉽기 때문에 유리해서 존재하지 않는다. 식염으로서 해수(海水)의 약 3%를 차지하며 태고의 해수 증발에 의해 생긴 암염도 식염과 함께 중요한 공업 자원이다. 화성함 중에는 조장석(曹長石)·침장석·빙정석에 존재한다. 장석이 물과 이산화 탄소의 작용으로 풍화할 때 생긴 탄산 나트륨(Na2CO3)은 바다에 흘러 들어가거나 사막 지방에서는 소다호가 되든지 트로나(Na2CO3·NaHCO3·2H2O)로서 퇴적하든지 한다. 칼슘을 포함한 소다호에서는 게이류사이트(CaCO3·Na2CO3·5H2O)가 침전하며 화산 지방의 온천에는 붕사(Na2B4O7·10H2O)를 산출한다.
〔성질〕 은백색의 금속이며 결정(結晶)은 체심입방격자(體心立方格子)로 격자상수a=4.282Å(20℃)이다. 연한 금속이며 나이프로 자르고 작은 구멍을 통해 철사로 뽑을 수 있다. 끓는점에서는 약 16%가 Na2가 되고 그 증기는 자색을 띤다. 증기는 고온에서는 Na이다. 새로 자른 면은 반짝거리나 습한 공기 중에서는 수산화 나트륨의 막이 생겨 빛을 잃는다.〔금속나트륨〕 원자로의 액체 금속 냉각재로서 가장 중요한 것의 하나이며, 나트륨칼륨 공정(共晶)합금인 나크에 비해 녹는점이 높은 것이 결점이나 다른 점에선 원자로용으로 우수하다. 즉, 열(熱)중성자 흡수 단면적도 나크보다 낮고 비열·열전도율도 높다. 녹는점이 높은 것을 배관 내에서 사용하면 폐쇄를 일으키기 쉽고 사용 개시 시에 예열(豫熱)할 필요가 있어 불리하지만, 실온에서 고체로 표면에 산화막이 나타나 취급하기 쉽다. 특히 고속증식로는 연료의 발열이 열중성자로보다 현저하게 많으므로 그 냉각재로서는 나트륨이 가장 좋아 외국에서는 실험로에 사용된다. 사용량은 100만kW의 노(爐)로 1,000t 정도이다. 열중성자로의 사용례로서는 SGR라는 나트륨흑연로 등이 있다. 원자로용으로서의 결점은 중성자 조사(照射)에 의해
선을 내는 나트륨 24라는 동위원소를 만들어, 그 반감기가 15h이기 때문에, 노의 운전정지 후 바로 가깝게 갈 수 없다는 것이다. 또 산소가 많으면 스테인리스강·고융점 금속 등의 용기를 침식하므로 저온 트랩을 붙이든가 또는 액체 나트륨 속에 티탄지르코늄 합금을 게터(getter)로 해서 넣어 산소를 제거하든지 한다. 그러나 침식 방지를 위해서는 나트륨 속의 산소량은 스테인리스강에 대해서 10ppm대가 요구되며, 미래의 고속로와 같이 고융점 금속의 연료 피복재(被覆材)를 사용할 경우는 수ppm 이하가 요구된다고 보여지기 때문에 정제상의 곤란이 예측된다. 윈자로 이외의 나트륨의 용도로서는 항공 발동기의 배기판의 냉각용으로 제2차 세계대전 전부터 사용되었다. 이것은 나트륨의 기화숨은열(氣化潛熱)을 이용한 것이다. 합금 방면의 용도는 알루미늄의 합금의 일종인 실루민의 개량처리에 쓰인다. 납합금의 합금 원소의 하나로서 가끔 이용되는 정도이다. 티탄·지르코늄의 정련 방면에서는 최근 영국의 임페리얼 케미컬사(社)가 나트륨 환원법으로 조업을 개시한 이래 반연속 조업이 가능하다는 장점이 생긴 후 스펀지티탄의 가격이 폭락했고, 미국에서도 티탄·지르코늄 정련의 크롤법에 사용, 주목을 받고 있다. 그 외 도금용의 시안화나트륨의 원료, 의약·염료용 등에 사용되며 앞으로는 송전선용에도 사용할 것으로 보인다.

- 다음
- 나트륨아마이드[sodium amide] 2017.01.06
- 이전
- 근족충류 [Rhizopoda, 根足蟲類] 2017.01.06
