[화학] 물질의 물리적 및 화학적 특성

하나의 성분(substance)을 다른 성분과 구별하는 특징을 특성(property)이라고 한다. 물리적 특성(physical property)은 화학적 조성(composition)의 변화와 관련되지 않은 물질의 특징이다. 물리적 특성의 친숙한 예로는 밀도, 색상, 경도, 융점 및 끓는점, 전기 전도도가 있다. 밀도와 색상 같은 일부 물리적 특성은 물질의 물리적 상태를 변경하지 않고 관찰할 수 있다. 철의 용융 온도나 물의 동결 온도와 같은 다른 물리적 특성은 물질이 물리적 변화를 겪을 때만 관찰할 수 있다.

 

물리적 변화(physical change)는 물질에 포함된 성분의 화학적 정체성에 대한 변화 없이 물질의 상태 또는 특성의 변화이다. 왁스가 녹을 때, 설탕이 커피에 용해(dissolve)될 때, 증기가 액체 상태로 응축(condense)될 때 물리적 변화가 관찰된다. 물리적 변화의 다른 예로는 일반적인 도난 방지 보안 태그와 같이 금속을 자기화 또는 소자화하고, 고체를 분쇄하여 분말로 만들 때이다. 이러한 각 예에서 성분의 물리적 상태(state), 형태(form) 또는 특성(property)에는 변화가 있지만 화학적 조성에는 변화가 없다.

 

한 가지 유형의 물질이 다른 유형으로 변하는 것(또는 변할 수 없는 것)은 화학적 특성(chemical property)이다. 화학적 특성의 예로는 가연성, 독성, 산도 및 기타 여러 유형의 반응성이 있다. 예를 들어, 철은 물이 있는 상태에서 산소와 결합하여 녹을 형성한다. 크롬은 산화되지 않는다. 니트로글리세린은 쉽게 폭발하기 때문에 매우 위험하다. 네온은 반응성이 매우 낮아서 거의 위험하지 않다.

 

화학적 변화(chemical change)는 항상 변화 전에 존재하는 물질과 다른 하나 이상의 유형의 물질을 생성한다. 녹은 녹이 형성되기 전에 존재했던 철, 산소 및 물과는 다른 물질이기 때문에 녹의 형성은 화학적 변화이다. 니트로글리세린의 폭발은 생성된 가스가 원래 물질과 매우 다른 물질이기 때문에 화학적 변화이다. 화학적 변화의 다른 예로는 실험실에서 수행되는 반응(예: 구리와 질산의 반응), 모든 형태의 연소, 음식이 조리, 소화 또는 썩는 현상이 있다.

 

물질의 특성은 두 가지 범주 중 하나에 속한다. 특성이 존재하는 물질의 양에 따라 달라진다면, 그것은 크기 특성(extensive property)이다. 어떤 성분의 질량과 부피는 크기 특성의 예이다. 예를 들어, 우유 1갤런은 우유 한 컵보다 질량이 더 크다. 크기 특성의 값은 해당 물질의 양에 비례한다. 물질 표본의 특성이 존재하는 물질의 양에 의존하지 않으면 세기 특성(intensive property)이다. 온도는 세기 특성의 한 예이다. 갤런과 우유 한 컵이 각각 20°C(실온)에 있는 경우 결합하면 온도는 20°C로 유지된다. 또 다른 예로, 열과 온도는 별개이지만 관련된 특성을 고려한다. 뜨거운 식용유 한 방울이 팔에 튀면 잠깐 약간의 불편을 유발하지만, 뜨거운 기름 한 냄비는 심한 화상을 입는다. 기름 한 방울과 한 냄비는 모두 같은 온도(세기 특성)이지만 한 냄비에는 분명히 훨씬 더 많은 열(크기 특성)이 포함되어 있다.

 

많은 원소가 화학적 및 물리적 특성이 크게 다르지만, 일부 원소는 유사한 특성이 있다. 예를 들어, 많은 성분이 열과 전기를 잘 전도하는 반면 다른 요소는 전도성이 좋지 않다. 이러한 특성은 원소를 금속(전도성이 좋은 원소), 비금속(전도성이 좋지 않은 원소) 및 준금속(중간 전도성을 갖는 원소)의 세 가지 등급으로 분류하는 데 사용할 수 있다.

 

주기율표는 비슷한 성질을 가진 원소들을 서로 가깝게 배치한 원소들의 표이다. 화학 공부를 계속하면서 주기율표에 대해 더 많이 배우게 될 것이다.

 

주기율표

 

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