많은 금속 도구들, 고대의 청동기부터 현대 공장에서 ूんούん 소리를 내는 대형 기계, 그리고 체육 수업에서 제대로 던질 수도 없는 铅球(무게: 7kg)까지, 이들은 모두 '무거운', '강한' 것들로 보입니다. 그러나 금속 재료들도 그래서 '가볍고', '우아한' 모습을 가질 수도 있지 않을까요?
사실이 그렇습니다. 많은 금속들은 또한 '가볍고', '강한' 재료이기도 합니다. 예를 들면 비행기, 인공위성 등 항공우주선을 만드는 알루미늄 합금, 마그네슘 합금(스마트폰, 노트북 케이스 등에 쓰이는 재료) 등은 이러한 예입니다. 이들은 경량 합금이라고 불리며, 밀도가 상대적으로 낮은 합금 재료입니다. 이들은 전통적인 구리, 철 등 금속 재료보다 밀도가 훨씬 낮습니다. 결국, 아무도 무게가 铅球처럼 무거운 스마트폰을 종일 들고 다니고 싶지 않을 것입니다.
물론, '가볍다'와 '무거운' 것은 상대적입니다. 일반적으로 물의 밀도는 1g/cm³입니다. 심지어 아주 가벼운 금속인 마그네슘도 밀도가 1.7g/cm³로 물보다 무거워요. 그렇다면 물보다 더 가벼운 금속이 있는 걸까요?
원소 기준으로 거의 100개의 금속이 있는데, 물의 밀도보다 작은 금속은 3개뿐이며 이는 리튬, 나트륨, 칼륨입니다. 나트륨의 밀도는 약 0.97g/cm³이고, 칼륨의 밀도는 약 0.86g/cm³이며, 리튬의 밀도는 0.53g/cm³로, 물보다 훨씬 가볍습니다. 이들 세 개의 금속을 물에 던져보면, 그들은 결코 물 바닥에 가라앉지 않을 것입니다. 그러나, 리튬, 나트륨, 칼륨은 매우 활발한 화학적 특성을 가지고 있어 물과 강하게 반응합니다. 실험실에서, 나트륨과 칼륨은 밀도가 0.8g/cm³인 煤油에만 보관할 수 있습니다. 나트륨과 칼륨은 煤油에 가라앉아 공기로부터 분리되지만, 리튬은 煤油도 '감당할 수 없어' 고체 파라핀 안에 구금되어 있습니다.