순물질과 혼합물 — 물질을 두 갈래로 나누기

컵 두 개를 나란히 놓고 들여다봅니다. 한쪽에는 증류수, 다른 한쪽에는 바닷물이 담겨 있어요. 둘 다 맑은 액체로 보이지만, 한쪽은 한 종류의 물질로만, 다른 한쪽은 여러 물질이 섞여 채워져 있습니다. 겉모습이 비슷해 보여도 안을 들여다보면 완전히 다른 종류입니다.

이번 글에서는 물질을 두 갈래로 나누는 기준을 정리합니다. 순물질과 혼합물입니다. 증류수, 공기, 소금물을 중심 예시로 두고, 분류의 잣대가 어디에서 오는지를 살펴봅니다.

순물질 — 한 종류의 물질로 이루어진 것#

순물질은 한 종류의 물질로만 이루어진 것입니다. 여기서 "한 종류"란, 한 종류의 분자 하나(예: H₂O, O₂, CO₂)이거나, 한 종류의 원자 하나(예: Au, Fe, Cu)입니다. 어느 쪽이든 그 안에는 다른 성분이 들어 있지 않아요.

대표 예시로 증류수(H₂O)를 들 수 있습니다. 증류수 한 컵 안에는 물 분자 한 종류만 있습니다. 빗물이나 수돗물처럼 다른 미네랄·기체가 함께 녹아 있지 않은, 깨끗한 한 종류의 모임입니다.

한 종류만 있다는 말은, 안에 다른 성분이 들어오지 않은 상태라는 뜻입니다. 이렇게 한 종류만으로 이루어진 자리가 바로 순물질입니다.

혼합물 — 여러 물질이 섞인 것#

혼합물은 두 가지 이상의 물질이 섞여 있는 것입니다. 같은 컵 안에 서로 다른 성분이 함께 들어 있는 상태입니다.

대표 예시는 바닷물입니다. 바닷물 안에는 물 분자(H₂O)도 있고, 소금(NaCl)도 녹아 있고, 그 밖의 미네랄도 미량 들어 있어요. 한 종류가 아니라 여러 물질이 한자리에 모여 있습니다. 이것이 혼합물입니다.

혼합물 안에서 각 성분은 자기 모습 그대로 남아 있습니다. 소금은 물에 녹아도 여전히 소금이고(NaCl 그대로), 물도 여전히 물이에요(H₂O 그대로). 두 물질이 새로운 무엇으로 바뀌는 일은 일어나지 않습니다. 분자들이 그저 한자리에 모여 있는 자리입니다.

입자로 본 두 갈래#

겉모습만으로는 두 갈래를 구분하기 어려울 때가 많습니다. 증류수와 소금물은 둘 다 맑게 보이고, 공기와 산소도 둘 다 눈에 보이지 않아요. 그래서 분류의 잣대는 겉모습이 아니라 입자 수준에 있습니다.

순물질을 입자 모형으로 그리면 한 종류 입자만 가지런히 모여 있습니다. 혼합물은 두 종류 이상의 입자가 한자리에 섞여 있어요. 색이 다른 구슬 두 종을 한 그릇에 부어 둔 모습을 떠올리면 가깝습니다.

이 미시 차이가 이 글의 가장 핵심 자리입니다. 겉으로 보이는 색이나 투명도가 아니라, 안에 한 종류만 있는지 여러 종류가 섞여 있는지가 두 갈래를 가릅니다.

공기 — 익숙한 혼합물#

가장 익숙한 혼합물 예시는 공기입니다. 공기는 한 종류의 기체가 아니라 여러 기체가 섞인 혼합물입니다. 종류만이 아니라 비율도 거의 일정합니다.

우리가 매 순간 들이마시는 공기에서 가장 많은 성분은 산소가 아니라 질소입니다. 산소는 두 번째로 많은 성분이고, 그 뒤에 아르곤과 이산화탄소가 미량 따라옵니다.

또 하나 알아둘 점은, 공기는 어디를 떠도 비슷한 비율을 유지한다는 것입니다. 교실 위쪽이든 바닥 쪽이든, 책상 옆이든 창가든 N₂ 78%, O₂ 21% 정도의 비율이 거의 그대로 유지돼요. 이렇게 어디를 떠도 성분 비율이 비슷한 혼합물을 균일 혼합물이라고 부릅니다. 반대로 흙탕물처럼 자리에 따라 알갱이가 많거나 적은 혼합물은 불균일 혼합물입니다.

두 갈래를 가르는 잣대#

지금까지 정리한 두 갈래의 잣대를 한 자리에 모으면 다음과 같습니다.

겉모습이 맑거나 투명한 것은 분류의 잣대가 되지 않습니다. 식초나 콜라는 맑게 보여도 안을 들여다보면 여러 물질이 섞여 있는 혼합물입니다. 반대로 공기처럼 눈에 보이지 않는 것도 여러 기체가 섞인 혼합물일 수 있어요. 두 갈래의 잣대는 겉모습이 아니라 안의 성분이 한 종류인지 두 종류 이상인지에 있습니다.

다음 글에서는 순물질이 다시 한 단계 갈라지는 모습을 봅니다. 금처럼 한 종류 원자로만 된 순물질과, 물처럼 여러 원소가 결합한 순물질을 구분하는 자리입니다. 그 두 이름이 원소와 화합물이에요.