개념 정리
혼합물의 분리 (거름·증발·자석·밀도차)
단원 개요
두 가지 이상의 물질이 성질을 잃지 않고 섞여 있는 혼합물! 알갱이 크기(체), 자성(자석), 용해도(거름), 끓는점(증발) 차이를 이용해 순수한 물질로 분리하는 실험 원리와 실생활의 지혜를 배웁니다.선수 개념
필수 키워드:각자의 고유한 성질을 잃지 않고혼합물(Mixture)혼합물 분리의 핵심 원리성질의 차이체로 치기) |자석 이용자석자성철 캔과 알루미늄 캔 분리
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혼합물의 정의와 분리 가능한 이유
두 가지 이상의 순수한 물질이 각자의 고유한 성질을 잃지 않고 단순히 섞여 있는 물질을 혼합물(Mixture)이라고 합니다 (예: 설탕물, 바닷물, 공기, 암석, 우유, 모래와 소금 혼합물).
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혼합물 분리의 핵심 원리: 혼합물 속에 섞여 있는 성분 물질들은 처음의 성질(알갱이의 크기, 자석에 붙는 성질, 물에 녹는 성질, 끓는점 등)을 그대로 유지하고 있기 때문에, 이러한 성질의 차이를 이용하면 섞여 있는 물질들을 다시 깨끗하게 분리할 수 있습니다.
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일상생활에서 혼합물을 분리하는 목적은 불순물을 제거하여 필요한 순수한 물질(예: 바닷물에서 소금, 금광석에서 사금, 벼에서 쌀)을 얻거나 환경오염 물질(폐수 속 기름과 쓰레기)을 걸러내기 위해서입니다.
핵심 원리
소금과 물을 섞어 소금물(혼합물)을 만들어도 소금의 짠맛과 물의 흐르는 성질이 그대로 남아 있듯, 혼합물 속 성분 물질의 고유한 성질은 절대 변하지 않습니다!2
4대 핵심 혼합물 분리 실험 방법과 이용하는 성질 비교
섞여 있는 물질들의 어떤 성질이 다른지 파악하면 가장 알맞은 분리 도구와 방법을 선택할 수 있습니다.
| 분리 방법 (도구) | 이용하는 물질의 성질 차이 | 대표 실험 예시 | 우리 조상 및 실생활 속 지혜 |
|---|---|---|---|
| 1. 체로 치기 (체) | 알갱이의 크기 차이 (구멍보다 작은 것만 통과) | 콩, 팥, 좁쌀의 분리 / 모래와 자갈 분리 | 고운 밀가루나 쌀가루 체질하기, 공사장 모래 체치기 |
| 2. 자석 이용 (자석) | 자성 유무 (철만 자석에 붙는 성질) | 철가루와 모래 분리 / 철 클립과 플라스틱 구슬 분리 | 재활용 선별장에서 철 캔과 알루미늄 캔 분리 |
| 3. 거름 (거름종이, 깔때기) | 물에 녹는 성질(용해도)과 거름종이 구멍 통과 여부 | 물에 녹인 소금과 모래 중 모래 걸러내기 | 커피 여과지로 원두 찌꺼기 거르기, 녹차 티백, 정수기 필터 |
| 4. 증발 (증발 접시, 가열 장치) | 끓는점 차이 (물만 먼저 기화하여 날아감) | 걸러낸 소금물을 가열하여 하얀 소금 결정 얻기 | 염전에서 햇빛과 바람으로 바닷물을 증발시켜 천일염 얻기 |
풀이
1) [1단계: 자석 이용] 먼저 자석을 비닐에 싸서 혼합물에 가까이 가져가면, 자석에 붙는 성질(자성)이 있는 '철가루'만 먼저 깨끗하게 분리됩니다.
2) [2단계: 물에 녹인 후 거름] 남은 소금과 모래 혼합물에 물을 부어 소금을 모두 녹인 뒤 거름 장치(깔때기+거름종이)에 붓습니다. 물에 녹지 않고 알갱이가 큰 '모래'는 거름종이 위에 남아 분리되고, 소금물만 비커로 빠져나옵니다.
3) [3단계: 증발] 빠져나온 소금물을 증발 접시에 붓고 가열하면, 끓는점이 낮은 물만 수증기로 증발하여 날아가고 접시 바닥에 하얀 '소금'만 남아 세 물질이 완벽히 분리됩니다.
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거름 실험 장치의 올바른 조작법과 자주 틀리는 오개념
실험실에서 거름 장치(깔때기, 거름종이, 유리막대, 비커)를 사용할 때는 안전하고 정확한 분리를 위해 반드시 지켜야 할 규칙이 있습니다:
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거름종이 적시기: 거름종이를 네 번 접어 원뿔 모양으로 벌려 깔때기에 넣은 뒤, 들뜨지 않도록 분무기로 물을 살짝 뿌려 깔때기 안쪽 벽에 밀착시킵니다.
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유리막대 대고 붓기: 액체 혼합물을 부을 때는 액체가 밖으로 튀거나 거름종이가 찢어지지 않도록 유리막대에 흘려보내며 천천히 붓습니다.
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깔때기 끝을 비커 벽에 붙이기: 깔때기 아래쪽의 긴 끝부분을 비커의 안쪽 벽에 닿게 설치해야 걸러진 액체가 튀지 않고 벽을 타고 안전하게 흘러내립니다.
자주 틀리는 오개념 정리:
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"소금물을 아주 촘촘한 거름종이에 부으면 소금 알갱이가 걸러져서 맹물이 나온다?" 절대 아닙니다! 물에 완전히 용해된 소금 입자(이온)는 거름종이의 미세한 구멍보다도 훨씬 작기 때문에 거름종이를 100% 그대로 통과합니다! 물에 녹은 소금을 얻으려면 거름이 아니라 반드시 물을 날려 보내는 '증발'을 사용해야 합니다.
주의할 점
콩과 팥을 체로 분리할 때: 구멍의 크기가 '콩보다는 작고 팥보다는 큰 체'를 사용해야 큰 콩은 체 위에 남고 작은 팥만 아래로 빠져나와 분리됩니다. 둘 다 통과하거나 둘 다 못 통과하는 체로는 분리할 수 없습니다!핵심 요약
- ✓혼합물은 두 가지 이상의 순물질이 원래의 성질을 그대로 지닌 채 섞여 있는 물질이다.
- ✓알갱이 크기가 다른 고체 혼합물(콩·좁쌀)은 체로 분리하고, 철이 섞인 혼합물은 자석으로 분리한다.
- ✓물에 녹는 물질(소금)과 녹지 않는 물질(모래)이 섞여 있을 때는 물에 녹인 뒤 거름종이를 이용한 '거름'으로 분리한다.
- ✓물에 녹아 있는 고체 물질(소금물 속 소금)은 거름종이를 통과하므로 가열하여 물을 기화시키는 '증발'로 분리해야 한다.