[일반화학] Intro : 물질에 대하여 - 원자? 원소? 분자? & 순물질? 혼합물? 화합물?

 안녕하세요. be별하입니다. 오늘은 일반화학 첫시간으로 헷갈리는 개념인 물질의 분류에 대해 알아보려 합니다. 다들 이 주제에 대해 쉽게 생각하시면서도 은근 헷갈렸던 경험 있으시죠? 저도 매번 볼 때 마다 혼동이 오는 주제 중 하나입니다. 그래서 이번 시간을 통해 제대로 한번 정리해 보고자 합니다.

이 글에서는 물질, 원자와 원소, 분자 그리고 순물질, 혼합물, 화합물이 어떻게 구분되는지 배워보고자 합니다. 결과적으로 정확히 물질을 구분할 수 있도록 하고자 합니다. 

우주의 물질

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원자, 원소, 분자와 같은 물질
순물질, 화합물, 혼합물과 같은 물질

원자, 원소, 분자

원자, 원소, 분자... 모두 한 번쯤은 들어보셨을 것입니다. 그러면 혹시 이들의 공통점과 차이점에 대해서 아시나요?

먼저 공통점에 대해 설명해 드리겠습니다. 이들의 가장 중요한 특징은 바로 '물질(matter)'이라는 것입니다. 여기서 물질이란 질량이 있고 공간을 차지하는 모든 것을 말합니다. 우리 주변에 모든 사물들이 전부 물질인 것이죠. 원자, 원소, 분자 또한 마찬가지입니다. 질량과 부피가 매우 작지만 없지 않으니 물질에 해당합니다.

이제부터 각각을 나눠서 살펴보도록 하겠습니다.

• 원자(atom) : 원자란 물질을 구성하는 가장 작은 입자로, 원자핵의 양성자 수로 정의됩니다. 여기서 양성자 수는 각 원소에 고유한 원자의 원자 번호를 결정합니다. 원자는 또한 다른 수의 중성자를 가질 수 있으며, 이는 동일한 원소의 다른 동위 원소를 발생시킵니다. 한가지 원자 개념에서 중요한 특징은 바로 셀 수 있다는 것입니다. 이것은 나중에 예를 통해 자세히 설명해 드리도록 하겠습니다.

• 원소(element) : 원소란 물질을 이루는 기본 성분을 말합니다. 여기서 성분에 주목해 봅시다. 국어사전에 따르면 성분이란 '유기적인 통일체를 이루고 있는 것의 한 부분'이라고 정의하고 있습니다. 즉, 성분은 종류를 뜻합니다. 그래서 원소 개념에서 중요한 특징은 원자와 달리 셀 수 없다는 것입니다. 원자의 종류가 같으면 원자가 몇 개든지 1가지 원소라고 생각합니다.

• 분자(molecule) : 분자란 성질을 갖는 가장 작은 입자를 뜻합니다. 보통은 2개 이상의 원자가 공유결합하여 분자 결정이 만들어질 때를 분자라고 하지만, 1개의 비활성 기체 원자가 분자를 이루는 경우도 존재합니다. 여기서 중요한 점은 '공유 결합'과 '분자 결정'입니다. 
  
  
  

  

  구분

  
  
  분자가 되기 위한 조건이 바로 첫번째, 공유 결합에 해당되는 것이고 두번째, 분자 결정에 해당되어야 합니다. 예를 들어, C(다이아몬드)는 탄소 원자가 공유 결합한 물질이지만 결정 구조를 이루고 있는 공유 결정이기 때문에 분자가 아닙니다.

이렇게 원자, 원소, 분자의 개념에 대해 정리해 보았습니다. 아직 감이 오지 않는 분들을 위해 이제부터는 전체적으로 정리하며 부연 설명해 드리도록 하겠습니다.

이산화탄소(Carbon dioxide)

위 사진은 보시죠. 이산화탄소를 표현한 사진입니다. 이산화탄소는 C(탄소)와 O(산소)가 공유 결합하고 있는 분자 결정이므로 분자입니다. 그리고 C(탄소) 원자 1개, O(산소) 원자 2개로 구성되어있으며 탄소와 산소 2가지 원소로 이루어진 물질이라고 할 수 있습니다.

순물질, 화합물, 혼합물

여기도 대부분 순물질은 아는데, 화합물과 혼합물을 헷갈리시는 분들이 꽤 있습니다. 그래서 오늘 확실하게 정리해 드리도록 하겠습니다.

먼저 물질은 2가지 방법으로 구분이 가능합니다.

첫째, 물질의 상태에 따라 기체(gas), 액체(liquid), 고체(solid)로 구분됩니다.

둘째, 물질의 구성에 따라 원소(element), 화합물(compound), 혼합물(mixture)로 구분됩니다.

물질의 상태에 따른 구분은 분자 간 상호작용에 의해 결정되는데, 이건 잘 아실 거라고 생각해서 생략하도록 하겠습니다.

여기서 물질의 구성에 따른 구분에 대해 더 자세히 알아보겠습니다.

물질의 분류

위 그림은 물질을 분류한 것을 시각화한 것입니다.

물질이 물리적으로 분해가 가능한지에 대한 대답으로 혼합물(mixture)와 순물질(pure substance)를 구분합니다.

다음으로 혼합물에서 조성이 어떠한지에 대한 대답으로 균일 혼합물(homogeneous mixture)와 불균일 혼합물(heterogeneous mixture)을 구분합니다.

순물질은 화학적으로 분해가 가능한지에 대한 대답으로 화합물(compound)과 원소(element)로 구분합니다.

이렇게 해서 오늘은 화학에서 가장 기본적이지만 헷갈리는 개념들에 대해 정리해보았습니다. 여기서 개념을 잘 정립한다면 앞으로 화학을 배우는데 있어 용어를 혼동하는 경우는 없을 것입니다.

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