기초 일반 화학 - 물질의 분류

물질과 물질을 이루는 단위

 

물질(Matter)이란?

물질을 간단하게 정의하면, "우주를 구성하는 재료로서, 질량을 가지고 있으며 공간을 차지한다"입니다. 즉, 우리 주변의 모든 것은 세상에 존재하는 다양한 물질은 '원소'라고 하는 100여개의 기본적인 물질들의 조합에 기인하는 것으로 바라 볼 수 있습니다. 하다못해 우리의 몸과 우리가 섭취하는 음식, 주변의 동물과 식물 모두 물질로 이루어졌습니다.

 

물질을 이루는 단위

원자란 물질을 분류할 때 기준이 되는 물질(입자)로, 아래 물질의 분류 중 순물질에서 원소(단원자분자)와 화합물을 나누는 기준인 화학적 반응으로 더 이상 쪼갤 수 없는 가장 작은 물질입니다.  

 

물질의 최소 단위는 원자입니다. 

 

원자는 자연계상에서 안정된 상태로 놓여있는 원소와 반대로 자연계상에서 불안정한 상태로 놓여있는 원소로 구분되어 있습니다. 그런데 대부분의 원자는 자연 상태에서는 불안정하기 때문에, 서로 다른 원자들끼리 결합하여 안정된 상태로 놓여있고 싶어합니다. 그렇기 때문에 대부분의 물질은 원자들끼리 결합된 상태, 즉 분자상태로 존재합니다.

 

분자란 2개 이상의 원자들이 서로 화학적으로 결합하여 생성된 물질을 뜻하며, 

자연 상태에서 화학적인 고유한 성질을 가진 가장 작은 입자라고 정리할 수 있습니다. 

 

이러한 물질은 그 조성과 특성에 따라 여러 종류의 물질로 분류할 수 있는데요. 이번 시간에는 다양한 유형의 물질의 종류와 그 속성을 살펴보고자 합니다.

 

 

 

물질의 분류

순물질과 혼합물의 분류

물질은 크게 순물질과 혼합물로 구분할 수 있습니다. 순물질이란 이 둘의 구분은 물질의 끓는 점과 어는 점, 또는 자석(전자기력), 밀도 등과 같이 물리적 방법(물질의 상태를 변화시킬 수 있는 방법)을 사용했을 때, 더 이상 두 개 이상의 서로 다른 물질로 분리 할 수 없는 순수한 물질을 말합니다. 반대인 경우는 혼합물로써 두 가지 이상의 순물질이 섞인 물질로써, 아래에 예시로 소개할 소금물처럼 물의 끓는 점을 이용해 물과 소금을 분리할 수 있으므로, 물질의 물리적인 특성이 일정하지 않다라고 볼 수 있습니다. 

 

가장 많이 들고 있는 예시로는 소금물이 있습니다. 소금물은 소금(NaCl)이라는 물질과 물(H2O)이라는 두 가지 물질로 되어 있으며, 물의 끓는 점(증류)이라는 물리적인 방법으로 소금과 물이라는 두 가지이 물질로 분리할 수 있습니다.

그러므로 소금물은 혼합물에 속합니다. 

그리고 소금(Nacl)과 물(H2O)는 물질의 상태적인 변화를 통해 서로 다른 물질로 분리할 수 없기 때문에 각각 순물질로 분류됩니다.

 

균일혼합물과 불균일 혼합물의 분류

이처럼 두 가지 이상의 순물질이 섞인 혼합물은 서로 고르게 섞여있느냐 or 성분물질이 고르지 않게 불균일하게 섞여있느냐에 따라서 다시 '균일혼합물'과 '불균일혼합물'로 분류할 수 있습니다.

 

 

 

앞의 순물질과 혼합물의 예시로 들었던 소금물을 다시 가져와서, 소금물은 소금이 물에 녹았을 경우, 소금물질은 물에 골고루 퍼져 충분히 녹아있기 때문에, 소금물을 위에서부터 마시든, 아래서부터 마시든 짠 맛이 납니다. 또 다른 예로 공기를 들수 있는데요. 공기는 78%의 질소와 21%의 산소, 그리고 기타 이산화탄소와 수증기로 이루어진 혼합물로써, 자연적인 상황에서 미국에 있든 한국에 있든 사람들이 공기로 호흡하면서 사는 공간에서는 일정한 비율로 구성되어 있습니다. 

 

 이와는 대조적으로 대표적으로 많이 언급되는 불균일 혼합물의 예로는 흙탕물을 들 수 있겠습니다. 흙탕물이 불균일 혼합물 범주에 속하는 이유는 흙탕물은 초기에는 섞여있는 것처럼 보일 순 있으나, 점차 시간이 지나면 중력에 의하여 흙이 바닥으로 가라앉으면서 저절로 물과 분리되기 때문입니다. 다시 말해서 흙탕물은 균일하게 물과 충분히 섞이지 않은 물질이라는 뜻으로 해석할 수 있습니다.

 

 

순물질의 분류, 화합물과 원소

순물질은 화합물과 원소로 분류할 수 있습니다. 이 둘의 분류의 방법은 화학적인 방법으로 물질이 분리가 되느냐인데,

이를 다른 말로 바꾸면, 순물질 범주에 포함되는 물질이 그 자체로 따로 존재하는 것인지, 아니면 단독으로 존재할 수 없는 물질인지 여부입니다.

 

즉, 화합물이란 순물질을 화학적인 방법으로 분리가 되는 물질을 뜻합니다.

달리 정리하자면, 두 가지 종류 이상의 원자로 이루어진 물질을 화합물이라고 할 수 있습니다. 

 

앞에서 예로 정리하였던 소금물이라는 물질이 염화나트륨과 물이라는 순물질로 각각 분류되었던 것을 가져와서

염화나트륨(NaCl)은 물에 넣으면 염소(Cl)원소와 나트륨(Na)원소로 분리할 수 있습니다. 

물(H2O)는 전기분해라는 화학적인 방법으로 수소(H)라는 원소와 산소(O)라는 원소 분리할 수 있습니다. 

 

즉, 염화나트륨(ClNa)는 물을 통한 용해작용으로 인해 서로 분리될 수 있으므로 혼합물로 분류되며, 분리된 염소와 나트륨이라는 물질은 더 이상 분리할 수 없는 원자이기 때문에 원소로 분류됩니다.

 

물은 전기를 통한 분해작용으로 수소와 산소로 분리될 수 있으므로 혼합물로 분류되며, 분리된 수소와 산소라는 물질은 더 이상 분리할 수 없는 원자이기 때문에 원소로 분류됩니다.