[알라딘서재]4학년 과학탐구보고서 : 같은 족 원소의 성질 (알칼리 금속)

4학년 과학탐구보고서 : 같은 족 원소의 성질 (알칼리 금속)ｌ마이리스트

dnjndfjknbjk () l 2015-08-22 04:19

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4학년 과학탐구보고서 : 같은 족 원소의 성질 (알칼리 금속)

화학보고서 , 화학

20710 정아름

1. 실험제목 : 같은 족 원소의 성질

2. 실험목적 : 알칼리 금속이 가지는 공통적인 성질은

알칼리 금속의 상대적 반응성의 크기는

3. 실험일시 : 6월 5일(화)

4. 실험원리

- 가설 설정

알칼리 금속의 물리적 성질

밀도가 작은 편이며, 매우 연하고 무른 금속이다.
칼로 자른 단면은 은백색이고 곧 산화된다.
원자번호가 커질수록 원자반지름이 커지고 원자간 인력이 감소하여 녹는점(m.p)과 끓는점(b.p)이 낮아진다.

알칼리 금속의 화학적성질

화학 반응 → ＋1가 양이온 (산화) Na → Na+ ＋ e-

원자번호가 증가 → 이온화에너지가 작다 → 쉽게 양이온이 됨

같은 주기에서 금속 중에서 반응성이 가장 크다.

주기율표는 원자 번호( = 양성자수 = 중성 원자가 갖고 있는 총 전자수)가 작은 것으로부터 차례로 늘어 놓은 것이므로, 같은 족에서 아래로 갈수록 원자 번호가 크며 그만큼 큰 원자이고, 원자핵에서 가장 바깥에 있는 전자까지의 거리가 멀어서 전자를 쉽게 잃어 양이온으로 된다.
따라서 알칼리 금속은 주기율표에서 아래로 갈수록 반응성이 크다.

반응성 : Li ＜ Na ＜ K ＜ Rb

- 기초 자료 준비

알칼리 금속은 본디 알칼리라는 말이 염기성을 뜻하는 데서 짐작되듯이 물과 반응하여 강염기성 물질이 생긴다.
2Na + 2H2O --> 2NaOH + H2 예를 들어 옆의 반응에서 보면 나트륨은 물과 격렬히 반응하여 수산화나트륨과 물이 생긴다.
수용액의 액성을 알아보는 데 많이 쓰는 지시약으로는 페놀프탈레인 용액이 있는데, 페놀프탈레인 용액은 산성이나 중성일 때는 무색이고 염기성 용액에서는 붉은색이다.
알칼리 금속은 위에서도 말했듯이 반응성이 매우 크므로 알칼리 금속을 사용하는 실험을 할 때는 매우 조심해야 한다.
자칫 잘못하면 폭발, 화재 등의 사고가 날 염려가 있다.
그리고 금속이니까 당연히 전기가 잘 통할 것이다.

5. 실험 설계 및 과정

(1) 실험 기구 및 준비물

타일, 핀셋, 칼, 시험관, 시험관대, 성냥, 거름종이, 니크롬선, 버너, 리튬, 나트륨, 칼륨, 페놀프탈레인 용액

(2) 실험 장치도

(3) 실험 과정 및 절차

① 석유 속에 있는 알칼리 금속을 타일 위의 거름종이 위에 놓고 칼로 잘라 보자. 상태, 색깔, 광택 및 시간이 지났을 때 자른 면의 변화를 관찰하자.

② 비커 속에 등유를 1/3가량 넣은 후 ①에서 자른 리튬, 나트륨, 칼륨 조각을 넣고 관찰해 보자.

③ 3개의 큰 시험관에 물을 각각 1/2씩 넣고 ①에서 남은 리튬, 나트륨, 칼륨 조각을 각각 넣어 보자. 이 때 반응이 일어나기 시작하면 시험관 입구에 성냥불을 붙여 보자.

④ 각 시험관의 수용액의 불꽃 반응 색깔을 알아보기 위해 백금선(니크롬서)에 묻혀 버너의 불꽃에서 태워 보자.

⑤ 각 시험관의 수용액에 페놀프탈레인 용액을 2～3방울 넣어 보자.

⑥ 리튬, 나트륨, 칼륨의 염화물 수용액에 질산은 용액을 넣어 보자.

6. 실험 결과 및 정리

전자를 잃어(+1)의 양이온이 되기 쉽다.

매우 연하고 무른 금속으로 칼로 쉽게 잘라지며 자른 단면은 은백색의 광택이 나온다.

반응성이 매우 커서 공기 중에서 쉽게 산화=환원제

알칼리 금속의 성질

원자반지름 Li

반응성 Li

녹는점, 끓는점 Li>Na>Ka>Rb>Cs

물과 격렬히 반응, 수소 기체 발생. 수용액은 염기성

불꽃반응으로 검출

석유나 벤젠 속에 보관

열,전기를 잘 전도한다.
다른 금속보다 낮은 녹는점, 낮은 밀도를 가진다.

금속이 반응한다 = 금속이 산화한다 = 금속이 전자를 잃는다 = 금속이 양이온이 된다

물과 격렬히 반응하여 수소 기체가 발생하고, 용액은 염기성을 띤다.

페놀프탈레인용액을 붉게함

2Li ＋ 2H2O → 2LiOH ＋ H2

2Na ＋ 2H2O → 2NaOH ＋ H2

2K ＋ 2H2O → 2KOH ＋ H2

할로겐과 반응하여 염화물을 만든다.

2Li ＋ Cl2 → 2LiCl

2Na ＋ Cl2 → 2NaCl

2K ＋ Cl2 → 2KCl

알칼리 금속의 보관 : 석유나 액체파라핀, 벤젠, 에테르 속에 보관

(∵ 공기중의 산소나 물과 쉽게 반응한다.
)

알칼리 금속의 확인 : 특유의 불꽃색 반응

예) Li-빨간색, Na-노란색, K-연보라, Rb-진빨간색, Cs-연파란색

7. 실험 분석 및 토의

1) 위의 탐구 활동에서 관찰한 것은 무엇인가

☞ 알칼리 금속의 공통적 성질과 반응성의 크기

2) 알칼리 금속의 공통적 성질과 반응성의 세기에 대하여 토의하여 보자.

☞ 위의 실험 결과 및 정리에 자세히 나와있다.

3) 알칼리 금속을 칼로 잘랐을 때, 색깔이 변하는 이유는 무엇인가

☞ 공기 중의 산소와 반응하여 산화물이 생성되므로, 은백색의 광택이 점점 없어진다.

4) 위에서의 색깔 변화로 보아 물과 알칼리 금속이 반응하여 생성된 물질은 무엇인가

☞ 페놀프탈레인 지시약이 붉게 변하는 것으로 보아 알칼리 금속이 물과 반응하여 염기성 물질을 생성한다.

5) 위의 실험 결과 알칼리 금속의 반응성 순서는 어떠한가

☞ 알칼리 금속의 반응성: Li < Na < K

8. 느낀점 및 참고문헌

이번에한 실험은 조심히 하지않으면 위험한 실험이였다.
선생님께서도 조심히 해야한다고 주의를 많이 주셨다.
사실 조금 겁을 먹은것도 사실이다.
8반의 어떤조에서 실수로 불이 나서 더 놀랬다.
물과..

..... (중략:첨부파일 클릭 바랍니다)

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