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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<과학교사가 알려주는 원소이야기 15.

 둥근 혁명을 일으키다, 황>

 

 

 

 

여러분~ 과학교사 정은희입니다.

치킨 아닙니다. 오리에요. “오리”하면 어떤 게 떠오르세요? 저는 유황오리가 떠올라요!

당장 다리 하나 잡고 뜯고 싶지만… 여러분과의 원소공부를 위해서 참겠습니다.

유황을 먹인 오리가 유황오리라는데,

오리에게 왜 유황을 먹이는 걸까요? 유황은 또 뭐죠?

그럼 이제부터 에 대해 공부해볼까요?

 

    

    

 

 

 

화산의 분화구 근처에서 나는 냄새는?

 

 

 

산스크리트어 sulveri(불의원천)에서 파생된 라틴어 sulphurium에서 유래한 황, Sulfur은 화산의 분화구 근처에서 천연으로 산출되기 때문에 고대부터 알려져 왔습니다. 은 원소상태로 화산 지역에 널리 분포되어 있습니다. 예를 들면 활화산인 일본의 아소산의 분화구 근처에는 유황냄새가 지독하게 난답니다.

 

순수한 황은 발화점이 190℃로 낮아서 불이 잘 붙고, 실온에서는 비교적 안정적이지만 고온에서는 S-S결합이 쉽게 끊어져서 반응성이 아주 커지죠. 이런 성격 때문에 황은 모든 원소 중에서 가장 많은 동소체를 갖습니다.


상온에서 가장 안전한 것은 노란 결정인 사방황입니다. 다른 동소체들도 장시간 방치되면 모두 사방황이 된다고 해요.

황은 가열하면 약 100℃에서 단사황으로 변합니다. 보통 온도가 높을수록 점도가 약하지만 녹은 황은 온도가 높을 수록 점도가 강해집니다. 그래서 온도가 200℃가 되면 점도는 융해 직후의 1만배나 되고 444.7℃까지 가열하면 오렌지색 기체가 된다고 합니다.

 

 

 

 

 박테리아의 에너지원, 황

 

 

규소와 탄소가 결합을 하면황은 박테리아의 에너지원으로도 이용됩니다. 박테리아는 산소를 사용해서 황산이온을 황화수소로, 황화수소를 황으로 만들기도 합니다. 박테리아에 의해 생성된 황화수소 기체가 방귀나 시궁창에서 나는 계란 썩는 냄새의 주범인 것입니다. 중학교 3학년 학생들이라면 과학시간에 노란색의 황을 한번쯤 보았을 수도 있겠네요.

 

노란색의 황은 묽은 염산과 반응을 하지 않지만 황화철 화합물은 묽은 염산과 반응하여 달걀썩는 냄새가 나는 독성 기체 황화수소 기체를 방출합니다 . 과학 실험하던 날, 학교에 달걀썩는 냄새가 진동을 해서 학생들이 밥먹기 힘들었던 게 생각이 나네요.

 

 

 

 

 

 황의 변신, 황산

 

황은 여러 용도로 다양하게 사용되고 있습니다. 

황이 들어간 살충제는 유기농 농가에서 쓰는 유일한 농약이라고 하네요! 

하지만 대부분의 황은 황산(H2SO4)을 만드는데 사용됩니다

혹시 설탕에 진한 황산을 넣으면 설탕의 수분을 황산이 모두 빨아들 검게 변해버린 설탕의 사진을 본적이 있나요? 무색의 비휘발성 액체인 황산은 흡습성이 강해 다른 물질의 수분을 잘 빼앗기때문인데요. 황산은 공업적으로 다양하게 이용되고 있어요. 금속제련, 제강, 방직, 녹 제거, 세정, 자동차 배터리 제조 등 화학공업의 중요한 기초재료랍니다. 여담으로 화학계에서는 “국민 1인당 황 소비량은 그 나라 산업 발달의 척도가 된다”라는 말이 있을 정도로 많은 양의 황이 다양하게 쓰이고 있는 것이죠! 

 

 

 

 

 

 현재의 고무 타이어를 만들어낸 황

 

인류사에는 여러 혁명들이 있습니다. 그 중 바퀴의 발명은 정말 혁신이었죠.

예전에는 지금과 같은 고무 타이어가 아니었습니다. 나무나 금속 재질의 바퀴가 사용되었죠. 하지만 이런 바퀴들은 충격을 흡수하지 못해 승차감이 좋지 않았습니다.

 

그러던 와중에1848년, 톰슨이 생고무를 바퀴에 둘러 특허를 냈습니다.

하지만 현재의 바퀴와 흡사한 공기압 방식의 타이어는 1887년 던롭이 고안했습니다.

아들이 자전거를 탈 때마다 두통을 일으키는 것이 안쓰러워 공기 쿠션이 들어간 타이어를 발명했다고 합니다. 부성애의 힘이죠! 이 이후에 운송의 힘이 더욱 더 커졌답니다.

그러나 고무가 온도가 높아지면 끈적거리는 특성때문에 사람들은 불편을 겪고 있었답니다. 그러던 어느 날 미국의 찰스 굿이어가 황과 산화아연가루를 고무와 섞었는데, 끈적거리지 않는 마른 고무된다는 사실을 발견합니다. 고무처럼 탄성을 갖는 물질들은 분자들 간의 힘이 약하지만 생고무에 황을 첨가하면, 황이 고무의 긴 사슬들을 서로 연결하여 탄력을 증가시킵니다. 따라서 온도가 올라가도 적당한 탄성을 유지할 수 있는 것이죠. 황의 양이 증가하면 점점 단단해지는데, 그 비율에 따라 부드러운 고무에서 단단한 에보나이트까지 만들 수 있다고 합니다.

 

탄력적인 고무의 등장으로 인해 인간의 삶은 크게 변화했습니다. 자전거부터 시작해서 수레, 마차에 공기압 타이어를 두르게 되었고, 더 편리하고 빠른 운송이 가능해졌죠. 더 나아가

자동차와 비행기의 발명까지! 아마 황을 발견하지 못했다면 지금과 같은 자동차와 비행기는 발명될 수 없었겠죠? 우리를 빠르고 편리한 세상에서 살 수 있게 해준 황에게 고맙단 말을 전하고 싶네요  

 

선생님의 한마디

유황오리! 왜 몸에 좋은 걸까요?

유황에는 독성이 있지만 유황의 독소는 치명적이지만 오리는 자체적으로 해독능력이 있기 때문에, 체내에서 중화시켜 좋은 성분만 섭취할 수 있게 해준다고 해요!

첫 번째로 황은 뼈나 피부, 머리카락에 많이 분포되어 있기 때문에, 유황을 잘 섭취하면 모발 건강과 피부 탄력을 유지할 수 있습니다. 유황의 시스테인 성분이 피부를 정화시켜주고, 콜라겐 분자에 관여하는 효소를 유황이 붙들고 있기 때문입니다.

두 번째로 유황! 하면 해독작용이죠. 유황은 혈액 순환을 도와 콜레스테롤의 체내 축적을 막고 성인병을 예방해줍니다. 또한 각종 암을 발생시키는 활성산소로부터 DNA를 보호해주는 글루타티온을 활성화시키고 면역세포를 증강시켜 노화와 암 예방에 도움이 된다고 하네요. 세 번째로 양기를 회복시켜 손상된 정자의 세포를 치료하는 효과가 있습니다.

유황을 꼭 오리로 섭취할 필요는 없어요. 마늘과 양파, 삼채, 파, 고추냉이, 양배추 등에 유기유황 성분이 많이 들어있습니다. 비타민 C와 함께 섭취하면 효능이 증대된다고 합니다. 한국인의 밥상에는 김치부터 시작해서 위의 재료를 많이 쓰기 때문에 정상적인 대사에 필요한 유황 섭취량은 부족하지 않답니다 :D

 

 

 

 

 

 

 

 

    

 

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