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혼합과 화합의 차이

 

 

 

 

 

안녕하세요 유쾌발랄 화통이입니다. 여러분도 소프트 아이스크림 주문하실 때 어떤 맛을 먹을까 고민 해보신적 있으시죠?

보통 초코맛과 바닐라맛 그리고 혼합 이렇게 주문하실텐데요. 화통이는 두 가지 맛을 모두 먹어보고 싶어서 혼합이요! 라고 매번 말합니다.

화학에서는 화합물이라는 말을 많이 사용하는데, 그럼 혼합과 화합은 어떻게 다른 것일까요? 지금부터 같이 알아보아요.

 

 

 

'혼합'이란

 

국어사전에서 '혼합'은 뒤섞여서 한데 합하는 것을 의미하는데 화학에서는 화학적인 결합이 없이 섞이는 현상을 의미합니다.

간식이나 영양제 뒤에 보시면 설명에 혼합물질ooo, 혼합 비타민 성분 이런 단어를 보실 수 있는데요.

혼합의 가장 큰 특징은 혼합물의 구성성분이 각자의 성질을 잃지 않고 모두 드러난다는 점입니다. 또한 혼합물은 다시 원상태로 분류가 가능해야 하는데요. 예를 들어 소금물을 보시면 물과 소금(염화나트륨 NaCl)이 섞인 상태로 소금의 짠맛을 그대로 유지하며, 물을 증발시키면 소금을 그대로 얻을 수 있기 때문에 혼합물에 해당합니다.

학교에서 가장 많이 하는 실험 중에 하나가 황가루와 철가루를 이용한 혼합물 실험인데요. 두 가루를 섞여 분류가 어려워 보이지만 자성에 반응한다는 철가루의 본래 성질이 남아있기 때문에, 자석을 사용하면 쉽게 분리할 수 있습니다.

 

 

(왼쪽 사진: 황가루, 오른쪽 사진: 철가루)

 

 

'화합'이란?

 

화학에서 화합은 둘 또는 그 이상의 화학종이 결합하여 본래의 성질을 잃어버리고 새로운 화학종이 됨을 의미합니다. 또한 화합물은 물리적인 방법으로 분리할 수 없다는 것이 큰 특징입니다. 가장 간단한 예로 수소와 산소가 만나서 물이 될 때 두 기체는 원래의 성격과 전혀 다른 물질이 됩니다. 불과 반응하는 수소와 산소는 물이 형성되면서 원래의 성질을 잃어버리게 됩니다. 물을 끓이거나 얼려도 수소와 산소를 얻지 못하죠.

그렇다면 물에서 다시 수소나 산소로 전환하려면 어떻게 해야 할까요? 전기적으로 분해하는 방법을 이용해야 합니다. 전기적 충격으로 산소와 수소의 결합을 끊어 화학적인 방법으로 수소나 산소를 얻을 수 있습니다.

 

 

 

 

음식을 구별하는 냄새 속 화합물

 

우리가 어떤 음식을 알아차리고 먹고 싶다는 생각을 하는 것도 음식의 냄새 때문인데요. 이것은 휘발성 유기 화학물질 때문입니다. 우리의 코는 화합물을 탐지할 수 있도록 끊임없이 발달해왔습니다. 고기가 썩어서 발생하는 카다베린이나 푸트라신 성분에 의한 불쾌한 냄새는 매우 낮은 농도일지라도 바로 감지할 수 있죠.

 

그렇다면 향기가 좋은 커피를 예로 들어볼까요?

같은 원두라도 다른 향과 맛을 지닐 수 있습니다. 바로 커피콩을 로스팅하는 과정 때문인데요.

커피콩이 로스팅되는 동안 커피콩의 껍질에서 반응을 통해 800여개의 화합물이 생성되는데 눈에 보이지 않는 작은 화합물들이 모두 모여 저마다 다른 향의 커피가 만들어집니다.

 

음식의 냄새에 있는 화합물을 이용한 기술도 많이 늘어나고 있는데요.

최근에는 커피를 로스팅할 때나는 맛있는 향의 화합물 '멜라노이딘'을 항암치료에 적용하는 기술이 우리나라 연구진에 의해 보고되기도 했었죠. 뿐만 아니라 미국에서는 음식의 냄새로 신선도를 판단할 수 있는 무선 칩에 대한 연구도 진행되고 있다고 합니다. 1개의 칩으로 에틸렌을 비롯한 다른 가스들을 검출해 구매자들이 썩고 있는 음식, 오래된 음식의 정도를 판단하여 구매할 수 있게 하려고 개발을 시작하였다고 하네요. 참 신기하지 않나요?

 

 

우리가 잘모르고 있었던 혼합과 화합의 차이는 화학이라는 분야에서는 상당히 다른 의미를 지니고 있었네요~

마지막으로 위에서 말씀드렸던 철가루와 황가루를 이용한 실험 영상을 첨부했으니, 철과 황가루가 어떻게 변하는지 관찰해보아요!

 

 

 

 


 

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섞으면 어떻게 될까요? (식초/ 물엿/ 식용유)

 

 

 

안녕하세요. 롯데정밀화학 유쾌발랄소화제의 화통이입니다.

오늘은 여러분에게 질문 하나를 드리려고 합니다!

위에 보이듯이 제가 식초와 물엿, 식용유를 준비했습니다.

세가지 액체를 한번에 섞으려고 하는데요. 어떤 결과를 가져올까요?

식용유가 가장 아래에 올 것인가 아니면 두 가지 액체만 섞일 것인가....

그럼 이제 섞어보겠습니다!

 

 

 

 

신기하지 않나요! 보시면 물엿 그리고 식초, 식용유 순으로 쌓이는데요.

왜 이런 순서로 쌓이는지, 층분리는 왜 일어나는지 이제부터 설명드리겠습니다.

 

 

 

서로 다른 액체가 순서대로 쌓이는 것은 바로 밀도 차이 때문입니다.

밀도부피에 대한 질량의 비를 의미하는 것으로 위와 같이 단위부피당 가장 무거운 물엿이 가라앉고 그 다음 식초, 식용유 순으로 밀도의 상대적 크기를 알 수 있습니다.

 

세가지 액체 모두 성분의 차이 때문에 밀도를 정확하게 알 수는 없지만 대략적으로 물엿은 약1.1 g/cm³ 이상, 식초는 아세트산의 밀도가 약 1.05 g/cm³임을 볼 때 물과 섞여있어 이보다 약간 못미치는 정도의 값을 가질 것으로 예상됩니다.

식용유는 물에 부으면 둥둥 뜨는 현상을 볼 수 있듯이 0.8g/cm³이상 1.0g/cm³ (물의 밀도) 사이의 밀도를 가집니다.

 

세가지 액체가 순서를 이루면 쌓이는 것은 이해가 되셨나요?

혼합물에서 섞이는 원리에 대해 한가지 더 설명드릴게요.

 

 

사람사이에도 '케미'라는게 있다고 하잖아요. 이 사람과는 처음 봤음에도 불구하고 금방 친해지거나 잘 맞는다는 느낌이 들 때 바로 케미가 있다고 하죠!

분자들도 똑같답니다. 잘 어울리고 친밀한 분자들이 따로 있고 그들 사이에는 당기는 힘이 존재하죠. 그 분자들을 친밀한지 안 친밀한지 구분하는 기준이 바로 성/ 무극성입니다.

 

 

위에 보이시는 물분자(H2O)가 대표적인 극성분자입니다. 극성이란 분자의 구조에서 전자의 배치가 대칭을 이루지 않고 한 쪽으로 치우치는 형태를 말하는데요. 위의 물분자 구조가 극성인 이유는 산소와 연결되지 않은 부분에 결합하지 않은 전자가 두 쌍이나 존재해서 비대칭형태를 이루고 있기 때문에 양전하와 음전하의 무게중심이 일치하지 않기 때문이랍니다.

 

 

 

반대로 무극성은 전하가 대칭을 이루는 형태로 대표적인 것이 이산화탄소(CO2)분자 인데요. 산소를 2개 가지고 있다는 것이 물분자와 상당히 비슷한 구조입니다. 차이가 있다면 이산화탄소 분자는 굽은형이 아닌 일직선 구조를 가지고 있다는 점이죠! 이것은 합하지 않은 전자쌍이 존재하지 않고 원소들 간에 작용하는 힘이 대칭을 이루고 있다는 증거입니다.

 

에탄올이나 물은 극성, 벤젠이나 이산화탄소는 무극성 분자의 예로 극성은 극성끼리 섞이고 무극성은 무극성끼리 섞이려고 합니다. 성향이 비슷한 사람끼리 쉽게 친해지고 케미가 맞다고 하는게 분자와도 어떻게 비슷한지 아시겠죠?

 

이 원리를 앞서 한 실험에도 적용해보자면 식초는 물과 아세트산으로 이루어진 극성물질, 식용유는 무극성 물질이기 때문에 서로 섞이고 싶어하지 않아 계속 저어줘도 층을 유지하는 현상을 보이는 것이랍니다.

 

혼합물의 성질에 대해 예전에도 한번 설명 드린 적이 있는데요. 아래 게시글 참고하시면

도움이 될 것 같습니다. 그럼 화통이는 재밌는 실험 아이템을 구상해서 다시 찾아오도록 하겠습니다.

 

 

 

 

 

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