혼합물

혼합물인 암석

혼합물(混合物, mixture)은 두 가지 이상의 물질이 각각의 화학적 성질을 잃지 않고 물리적으로 섞여 있는 것을 말한다. 물질들이 고르게 섞여 있는지의 여부를 통해 균일 혼합물과, 콜로이드, 불균일 혼합물로 나눌 수 있다. 즉 균일 혼합물은 혼합되어 있는 물질들이 균일하게 섞여 있으며 불균일 혼합물의 경우 암석이나 흙탕물과 같이 고르지 못한 형태로 섞여 있다. 콜로이드는 혼합물의 일종으로 혼합된 물질의 입자가 1나노미터에서 1마이크로미터 정도의 크기를 가진 것을 말한다. 원래는 균일과 불균일로만 분류되었다가, 1861년 콜로이드의 개념이 정립되면서 3종으로 정리되었다.

균일 혼합물의 대표적 예시로 용액이 있으며 불균일 혼합물 중에서 제일 유명한 것으로 흙탕물이 있다. 우유의 경우 고등학교 수준까지는 불균일 혼합물이라고 배우지만, 정확히는 콜로이드이다.

순물질과는 달리 혼합물은 끓는점, 녹는점을 알아내기가 어려운데, 구성 성분 각각의 상평형이 얽혀 헬게이트가 되기 때문이다. 예를 들어 부동액으로 쓰이는 에틸렌 글라이콜은 그 자체로는 녹는점이 -12.9℃이지만, 물과 섞으면 최저 -64℃까지 액체인 상태를 유지한다.

탄산리튬(Lithium carbonate)은 리튬 혼합물이며 중국의 대부분 전기차용 전기차용 배터리에 많이 사용되고 있다. 리튬 혼합물을 양극으로 사용하는 전지를 리튬전지라고 한다.

개요

두 종류 이상의 물질이 화학적 반응을 일으키지 않고 물리적으로 단순히 섞여 있는 물질로, 성분 물질들이 고르게 섞여 있느냐에 따라 균일혼합물과 불균일혼합물로 분류하는데, 그 분리 방법에는 밀도차나 용해도 차이를 이용하는 방법, 크로마토그래피를 이용하는 방법 등이 있다.

예를 들어, 철가루는 검은색의 물질이고 자석에 붙는 성질을 가지고 있다. 황가루는 노란색의 물질로 코를 찌르는 냄새가 난다. 만약 철가루와 황가루를 섞은 후 가열하면 두 물질은 화학적결합을 통해 황화철이라는 새로운 물질이 생기게 된다. 이 물질은 자석에 붙지 않고 냄새도 나지 않는다. 두 물질이 화학적결합을 통해 전혀 새로운 물질을 만들어 낸 것으로 이러한 물질을 화합물이라고 한다.

그러나 철가루와 황가루를 단순히 섞어 놓으면, 자석을 갖다 대었을 때 철가루가 자석에 달라붙게 된다. 또 코를 찌르는 냄새도 난다. 즉 두 물질은 섞여 있지만 철가루와 황가루는 자기 자신의 성질을 그대로 가지고 있다. 이렇게 화학적인 반응을 일으키지 않고 단순히 서로 섞여 있는 물질을 혼합물이라고 한다.

순물질과 혼합물

혼합물의 예

혈액

우리 몸의 체중의 약 8%를 차지하고 있는 혈액을 현미경으로 관찰해 보면 여러 가지 물질들이 섞여 있는 혼합물인 것을 알 수 있다. 먼저 혈액의 약 55%를 차지하는 액체인 혈장은 90% 이상이 물로 되어 있다. 대부분이 물로 이루어진 혈장은 우리 몸 곳곳에 필요한 영양소를 나르는 역할을 한다. 혈액 속에는 우리 피를 붉게 보이게 하는 적혈구도 있다. 이 적혈구 속의 헤모글로빈이라는 단백질은 우리가 숨 쉬면서 몸속으로 들여온 산소를 붙잡아 몸 구석구석 산소가 필요한 곳에 산소를 공급하는 역할을 한다. 또 혈액 속의 백혈구라는 세포는 우리 몸을 세균이나 바이러스로부터 지켜 주는 역할을 하고, 혈소판은 상처가 나서 피가 났을 때, 피를 멈출 수 있도록 도와 주는 역할을 한다. 혈액은 이렇게 각각의 역할을 하는 여러 가지 물질들로 이루어져 있고, 이러한 혈액이 우리 몸을 구성하고 있다.

암석

자연에서 존재하는 대부분의 암석은 여러 종류의 광물이 섞여 있는 혼합물이다. 화산 활동으로 만들어진 화강암은 석영, 장석, 운모 등의 광물이 섞여 있는 것을 볼 수 있고, 퇴적암에서는 여러 가지 모양의 작은 돌들이 섞여 있는 것을 볼 수 있다.

콘크리트

우리가 건축 현장에서 많이 사용하는 콘크리트는 시멘트와 물, 모래, 자갈 등을 섞어서 만든 것이다. 따라서 콘크리트는 시멘트, 모래, 자갈, 등이 섞인 혼합물이다.

공기

생물이 살아가는 데 꼭 필요한 공기도 여러 가지 기체가 섞여 있는 혼합물이다. 공기 중에서 가장 많은 기체는 질소이다. 질소는 냄새도 없고 색깔도 없으며 다른 물질과 잘 반응하지 않는 안정한 기체이다. 두 번째로 많은 기체는 생물이 숨 쉬는 데 꼭 필요한 산소이다. 이 외에도 공기는 이산화탄소, 아르곤 등 다른 여러 가지 기체들로 이루어져 있다.

혼합물의 분리방법

혼합물은 화합물에 비해 각 성분들을 원래대로 분리하는 것이 쉽다. 화합물의 경우 화학적인 분해가 필요하지만 혼합물은 물리적인 방법을 통해 성분물질들을 분리할 수 있다. 혼합물의 분리 방법에는 밀도차를 이용하는 방법, 용해도 차이를 이용하는 방법, 끓는점 차이를 이용하는 방법, 크로마토그래피를 이용하는 방법 등 여러 방법이 있다.

참고자료

• 〈혼합물〉, 《두산백과》
• 〈혼합물〉, 《나무위키》
• 〈혼합물〉, 《사이언스올》, 2015-09-09

같이 보기

• 순물질
• 화합물
• 탄산리튬
• 리튬전지
• 혼합기체

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