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Mixtures

Distinguishes combinations of compounds from true compounds.

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혼합물

혼합물

License: CC BY-NC 3.0

레모네이드 [Figure1]

아하! 아주 더운날 한잔의 시원한 레몬에이드는 기분을 아주 상쾌하게 해준다. 레몬에이드는 레몬주스에 물과 설탕을 섞은 것이다.  레몬주스 같은 물질의 유형이 무엇인지 아는가? 이는 두 종류 이상의 물질이 섞여 있기 때문에 분명히 원소는 아니다. 그렇다면 화합물일까? 물질이 섞인다고 모두 화합물이 되는 것은 아니다. 레몬에이드와 같이 섞여 있는 일부 물질은 혼합물이다.  

혼합물

혼합물(mixture)이란 2개 이상의 물질이 임의의 비율로 섞여 있는 물질이다. 이는 물질들이 일정한 비율로 결합하는 화합물과는 다르다. 혼합물 중의 성분들은 화합물에서와 같이 화학적으로 결합하여 새로운 물질이 되지도 않는다. 그 대신 이들은 서로 뒤섞여 자신들의 원래 성질을 유지하고 있다. 위 사진의 레몬에이드도 그들 조성의 비가 고정되어 있지 않기 때문에 혼합물이다. 레몬에이드에는 레몬 주스를 좀 더 많이 또는 적게 넣을 수가 있으며 설탕의 양이 달라져도 역시 레몬에이드이다.  

Q: 혼합물의 다른 예를 들어보라.

A: 액체 혼합물의 다른 예에는 소금물과 샐러드 드레싱이 있다. 공기는 주로 질소와 산소로 이루어진 기체 혼합물의 예이다. 아래 그림에는 고체 혼합물의 예가 나타나 있는데 이에는 작은 암석과 광물이 섞여 있다.

암석과 광물이 섞인 고체 혼합물

균일 및 불균일 혼합물

레몬에이드는 균일 혼합물의 한 예이다. 균일 혼합물은 전체의 조성이 똑같다. 균일 혼합물의 다른 예에는 소금물이 있다. 만일 여러 군데의 바닷물을 분석한다면 각 표본의 소금 농도가 3.5 퍼센트로 같음을 알수 있다.

위 그림의 암석은 불균일 혼합물의 한 예이다. 불균일 혼합물은 그의 조성이 위치에 따라 변한다. 예를 들어 검은 덩어리가 암석 전체에 균일하게 분포되어 있지 않다. 

혼합물의 유형

혼합물은 그 입자의 크기에 따라 서로 다른 성질을 가진다. 입자 크기에 따라 분류한 혼합물의 유형은 용액, 콜로이드, 현탁액의 세가지로 아래의 표에 이들의 성질이 기술되어 있다. 다음 사이트에서 세가지 혼합물의 비디오를 볼 수 있다. http://www.youtube.com/watch?v=q96ljVMHYLo (4:35)

용액, 콜로이드, 현탁액

혼합물의 유형

 설명

<용액>

용액은 아주 작은 입자로 된 균일 혼합물이다. 이 입자들은 너무 작아 보이거나 침전이나 여과가 되지 않는다. 소금을 이 비커의 물에 잘 섞어 녹이면 용액이 만들어진다. 소금은 물에서 보이지 않으며 비커 바닥으로 가라앉지 않는다.  

<콜로이드>

콜로이드는 중간 크기의 입자로 된 균일혼합물이다. 입자의 크기가 보이기는 충분하나 침전이나 여과될 만큼 크지는 않다. 이 그릇의 젤라틴은 콜로이드이다. 이는 붉은색인데 이는 혼합물의 붉은 젤라틴 입자를 볼 수 있기 때문이다. 그러나 이 입자는 가라앉기에는 너무 작다.

 

<현탁액>

현탁액은 입자의 크기가 큰 불균일 혼합물이다. 입자는 보이기에 충분하게 크며 혼합물에서 가라앉거나 여과 된다. 이 병 안의 샐러드드레싱은 현탁액이다. 이에는 오일, 식초, 약초, 향료 등이 들어 있다. 만일 변을 흔들지 않고 오랫동안 그대로 두면 그 성분들이 분리된다. 따라서 이는 사용하기 전에 잘 흔들어 섞어 주어야 한다.   

 

Q: 페인트 가게에서 페인트를 살 때 가게 주인이 페인트통을 기계에 올려놓고 흔들어줄 때까 있다. 페인트는 어떤 유형의 혼합물인가?

A: 페인트는 현탁액이다. 페인트의 일부 성분은 젓지 않고 오랫 동안 놓아두면 아래로 갈라앉는다. 따라서 페인트는 사용하기 전에 잘 섞어주어야 한다..

Q: 수퍼에서 사는 우유는 균질화라는 과정을 거친 것이다. 이 과정은 우유에 들어있는 크림을 작은 입자로 만드는 것이다. 그 결과 시간이 오래 지나도 크림이 우유에서 분리되지 않게 보관할 수 있다. 균질화된 우유는 어떤 유형의 혼합물인가?

A: 균질화된 우유는 콜로이드이다. 우유 속의 입자는 눈으로 보기에 충분한 크기를 가지며 따라서 우유는 투명하지 않고 힌색이다. 그러나 그 입자들은 가라앉을 정도로 크지는 않다.

혼합물의 분리

혼합물의 성분은 그들이 섞일 때 자신의 존재를 지키기 때문에 그들의 물리적 성질을 유지한다. 물리적 성질의 예로는 끓는점, 용해성, 입자 크기 등이 있다. 이와 같은 물리적 성질이 혼합물의 성분에 따라 다르면 끓이거나 용해시키거나 여과를 하여 각 성분을 분리할 수 있다. 

아래의 사진은 미국 유타주의 솔트레이크(소금호수)이다. 이 호수의 물은 소금과 물의 용액이다. 호숫가에 쌓여있는 눈부시게 하얀 소금이 보이는가? 이 소금들은 어떻게 소금물에서 분리되었을까? 물은 소금보다 낮은 끓는점을 가지며 이는 태양열에 의해 증발된다. 그러나 소금은 높은 끓는점 때문에 증발할 만큼 뜨거워지지 아니해 그대로 남아 있다. 

미국 유타주의 솔트레이크 호수

Q: 소금과 후추로 된 혼합물이 있다. 이들 두 물질의 어떤 성질이 이들을 분리하는데 이용될 수 있는가?

A: 소금은 물에 녹으나 후추는 녹지 않는다. 만일 소금과 후추를 물에 넣으면 후추는 물에 떠있고 소금은 녹을 것이다. 이 혼합물을 커피여과지 같은 여과지에 부으면 후추를 소금에서 분리할 수 있다.

Q: 후추를 소금에서 분리한 다음 소금을 물에서 어떻게 분리하겠는가?

A: 물이 증발할 때까지 가열하면 소금이 남아 있게 된다. 

요약

  • 혼합물이란 2개 이상의 물질이 임의의 비율로 섞여 있는 물질이다. 혼합물에 들어 있는 물질들은 화학적으로 결합하지 않고 그들의 물리적 성질을 유지한다.
  • 균일 혼합물은 전체의 조성이 군일한 혼합물이다. 불균일 혼합물은 그 조성이 위치에 따라 변한다.
  • 혼합물은 구성 입자의 크기에 따라 용액, 콜로이드 또는 현탁액으로 구분한다.
  • 혼합물의 성분은 그들의 물리적 성질을 보유한다. 이들 물리적 성질을 이용하여 여과, 가열 등의 물리적 과정에 의해 성분을 분리할 수 있다. 

용어

  • 콜로이드(colloid): 입자의 크기가 빛을 반사하나 스스로 가라앉거나 여과되지 아니할 정도의 균일 혼합물.
  • 혼합물(mixture): 2개 이상의 물질이 임의 비율로 섞여 있는 물질
  • 용액(solution): 입자의 크기가 너무 작아 빛을 반사하지 못하고 침전이나 여과가 되지 아니하는 균일 혼합물
  • 현탁액(suspension): 입자의 크기가 너무 커 빛을 반사하지 못하고 침전이나 여과가 되는 불균일 혼합물 

연습

다음 사이트에서 혼합물 퀴즈를 풀어라. 정답을 체크하고 설명을 읽어라.

http://www.chem4kids.com/extras/quiz_mattermix/index.html

복습

  1. 혼합물이란 무엇인다?
  2. 균일 혼합물과 불균일 혼합물의 차이는 무엇인가?
  3. 용액, 콜로이드, 현탁액을 비교하는 표를 만들고 그 예들을 포함시켜라.
  4. 쇳가루는 자석에 끌린다. 이는 쇠의 성질이지만 모래 등 다른 물질의 성질은 아니다. 이와 같은 물리적 성질을 쇳가루와 모래를 분리하는데 어떻게 이용하겠는가? 

Image Attributions

  1. [1]^ License: CC BY-NC 3.0

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