통합과학 중2 물질의 특성

물질의 특성

순물질과 혼합물 구별, 밀도·녹는점·끓는점 등 물리적 특성을 이용한 분리를 이해한다.

물질의 특성은 물질마다 고유하게 정해져 있어 다른 물질과 구별하는 데 쓸 수 있는 성질로, 밀도·녹는점·끓는점·용해도가 대표적이며, 양이 달라져도 값이 변하지 않는다는 것이 핵심입니다.

물질의 특성은 사람의 지문 같은 것입니다. 키나 몸무게는 사람마다 다르지만 시간이 지나면 변하니 신원을 확인할 수 없습니다. 변하지 않는 것만이 '누구인지'를 알려 줍니다.

쉽게 말하면

어떤 성질이 물질을 구별하는 데 쓸모가 있으려면 조건이 하나 있습니다 — 양이 달라져도 값이 변하지 않아야 합니다. 물 한 컵과 물 한 통은 질량도 부피도 다르지만, 둘 다 100 °C에서 끓고 밀도는 약 $1 g/c m^{3}$ 입니다. 그래서 질량과 부피는 물질의 특성이 아니고, 밀도·녹는점·끓는점·용해도는 물질의 특성입니다.

또 하나 알아야 할 구분은 순물질과 혼합물입니다. 순물질은 한 가지 물질로만 되어 있어 특성이 일정하게 나타납니다. 혼합물은 두 가지 이상의 물질이 섞인 것이라 각 성분의 성질이 그대로 남아 있고, 녹는점·끓는점이 일정하지 않습니다. 소금물을 끓이면 온도가 100 °C에 머무르지 않고 조금씩 오르며, 소금물은 0 °C보다 낮은 온도에서 업니다.

혼합물의 성분을 갈라놓는 일이 곧 혼합물의 분리이고, 그 도구가 바로 물질의 특성입니다. 끓는점이 다르면 증류, 용해도가 다르면 재결정, 밀도가 다르면 물에 띄워 가르는 식입니다. 두 물질의 특성이 서로 다르지 않다면 그 방법으로는 분리할 수 없습니다 — 어떤 특성이 얼마나 다른지를 먼저 보는 것이 분리 문제의 출발점입니다.

용해와 용액에서 다룬 용액도 사실은 혼합물입니다. 겉보기에 투명하고 고르게 섞여 있어 한 물질처럼 보이지만, 끓는점을 재 보면 순물질이 아니라는 것이 드러납니다.

이렇게 나타납니다

예시 1

무색투명한 두 액체를 구별하기

물과 에탄올은 둘 다 무색투명해서 눈으로는 구별할 수 없습니다. 하지만 끓는점을 재 보면 물은 100 °C, 에탄올은 그보다 훨씬 낮은 온도에서 끓습니다. 밀도도 다릅니다. 겉보기 성질로 안 되면 특성을 재면 됩니다.
예시 2

가열 곡선으로 순물질과 혼합물 구별하기

순수한 물을 가열하면 100 °C에서 온도가 멈춘 채 계속 끓습니다. 소금물을 가열하면 끓는 동안에도 온도가 조금씩 올라갑니다. 가열 곡선에 반듯한 수평 구간이 있으면 순물질, 없으면 혼합물이라고 볼 수 있습니다.
예시 3

물질을 확인하는 데 쓸 수 없는 값들

'질량이 50 g이다', '길이가 10 cm다', '온도가 20 °C다'라는 정보만으로는 그것이 무엇인지 전혀 알 수 없습니다. 반면 '밀도가 $2.7 g/c m^{3}$ 이다'라는 정보는 물질의 후보를 크게 좁혀 줍니다.

물질의 특성인 것과 아닌 것

구분	물질의 특성	물질의 특성이 아닌 것
예	밀도, 녹는점, 끓는점, 용해도	질량, 부피, 길이, 온도, 무게
양을 늘리면	값이 변하지 않는다	값이 함께 커진다
쓸모	물질의 종류를 구별하고 혼합물을 분리할 수 있다	그 물질이 지금 얼마나 있는지만 알려 준다

자주 하는 오해

질량과 부피도 물질마다 다르니 특성이라고 생각하기

이렇게 생각하기 쉬움쇠구슬과 나무 블록은 질량이 다르니 질량도 물질의 특성이다

실제로는질량은 양에 따라 얼마든지 달라지므로 특성이 아닙니다. 다만 질량을 부피로 나눈 밀도는 양과 상관없이 일정해 특성입니다.

특성인지 아닌지는 '물질마다 다른가'가 아니라 '양을 바꿔도 그대로인가'로 판단합니다. 나무 블록을 크게 만들면 쇠구슬보다 무거워질 수 있으니, 질량으로는 물질을 구별할 수 없습니다. 반면 밀도는 아무리 크게 잘라도 그대로입니다.

순물질을 '한 가지 원소로만 된 물질'이라고 생각하기

이렇게 생각하기 쉬움물은 수소와 산소 두 가지가 들어 있으니 혼합물이다

실제로는물은 순물질입니다. 순물질은 '한 가지 물질'로 되어 있다는 뜻이지 '한 가지 원소'로 되어 있다는 뜻이 아닙니다.

물속의 수소와 산소는 결합해 물이라는 새로운 물질이 되었고, 수소의 성질도 산소의 성질도 나타내지 않습니다. 반면 소금물은 소금과 물이 섞여 있을 뿐이라 짠맛(소금의 성질)이 그대로 남아 있습니다. 성분의 성질이 남아 있느냐, 아니면 결합해 새 물질이 되었느냐가 갈림길입니다.