물리적 변화와 화학적 변화

물리적 변화와 화학적 변화

 

물질에 어떠한 변화가 일어났을 때, 그것이 화학적 변화인지 물리적 변화인지 구별하는 것은 쉽지 않습니다. 이 둘의 차이를 간단히 서술한다면 '화학적 변화는 새로운 물질을 생성'하지만 물리적 변화는 그렇지 않습니다. 물질은 물리적 변화를 겪으면서 모양이나 형태가 바뀌지만 어떠한 화학 반응도 일어나지 않으며 그 결과 새로운 화합물이 생성되지 않습니다.

 

화학적 변화

 

어떠한 변화로 인해 원자들이 재배열되거나 새로운 화학결합이 만들어지면 이로 인해 새로운 화합물이 생성됩니다. 이러한 변화를 화학적 변화라고 부릅니다. 즉, 화학적 변화는 항상 화학 반응을 수반합니다. 화학적 변화가 발생하기 전(출발 물질)과 후(최종 반응물)의 물질은 화학적으로 서로 다르다는 말입니다. 아래는 화학적 변화의 몇 가지 예입니다.

 

나무의 연소

우유의 부패

산과 염기의 혼합

음식의 소화

단백질의 변성(계란의 굳음)

케이크 굽기

철의 부식

리튬이온배터리의 충방전

 

물리적 변화

 

물리적 변화를 통해서는 화학 반응이 수반되지 않기 때문에 새로운 반응물이 형성되지 않습니다. 고체, 액체 또는 기체 사이의 물질의 상태를 변화시키는 것은 물질의 구성성분을 변화시키는 것이 아니기 때문에 물리적인 변화입니다. 물리적 변화는 물리적 특성의 변화만 포함합니다. 예를 들어, 철에 열과 충격을 가하는 담금질 과정에서는 철의 물리적 특성만 변화됩니다. 아래는 물리적 변화의 예입니다.

 

알루미늄 호일의 구김

물과 모래의 혼합

얼음 녹이기

금형을 이용한 금속의 주조

병 깨기

물 끓이기

알코올의 증발

종이의 파쇄

설탕의 용해

 

화학적 변화와 물리적 변화의 구분

 

화학적 변화가 일어나면 아래와 같은 현상을 보이는 경우가 많습니다.

 

온도의 변화 : 화학반응에서는 에너지의 출입이 있기 때문에 종종 측정 가능한 정도의 온도 변화가 일어나는 경우가 많습니다.

 

빛의 발생 : 연소와 같은 몇몇 화학 반응은 빛을 발생시킵니다.

 

기포 또는 냄새의 발생 : 어떤 화학 반응에서는 기체의 반응 생성물이 발생할 수 있고 이로 인해 기포가 형성되거나 냄새가 날 수 있습니다.

 

침전물 발생 : 화학 반응을 통해 액체에 더 이상 용해되지 않는 고체상의 입자가 석출될 수 있습니다.

 

색의 변화 : 화학 반응의 가장 확실한 예는 물질의 색 변화입니다. 특히 전이금속들은 원자가의 변화로 색이 바뀌는 경우가 많습니다.

 

다만 모든 화학적 변화에서 이러한 현상을 나타내지는 않고 또한 실제 관측이 힘들정도로 미미한 변화가 일어나는 경우도 많습니다. 또한, 물리적 변화가 모든 물질의 외관에 극적인 변화를 가져올 수 있는 것은 아닙니다. 이러한 모호성 때문에 어떠한 반응이 화학적 변화인지 물리적 변화인지를 확실하게 알기 위해서는 변화 전 및 후 재료의 화학적 구성성분을 확인하는 것이 반드시 필요합니다.

 

같은 변화를 수반하지만 어떤한 물질을 이용하느냐에 따라서도 화학적 변화인지 물리적 변화인지가 다를 수 있습니다. 예를 들어 설탕을 물에 녹이는 것은 물리적 변화입니다. 설탕의 물리적 형태는 변하지만 화학적으로는 설탕 분자가 동일하게 유지되기 때문입니다. 그러나 소금을 물에 녹이는 것은 물리적 변화가 아닌, 화학적 변화입니다. 소금을 물에 녹이면 양이온과 음이온으로 분해되어 (NaCl에서 Na + 및 Cl-로) 화학적 변화가 발생하기 때문입니다. 두 경우 모두 흰색 고체가 투명한 액체로 용해되며 두 경우 모두 물을 제거하여 변화 전 상태로 회수가 가능하지만 그 과정은 동일하지 않습니다.