혼합물에서 성분 분리하는 방법은 무엇인가요?

Question

어떤 물질로 이루어진 혼합물을 분리하려면 어떤 실험적인 방법들이 존재하며 각각의 방법들은 어떤 원리를 기반으로 동작하는지 설명해 주세요.

Answer 1

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

증류: 증류는 혼합물을 끓이고, 증기를 다시 액체로 변환시켜서 분리하는 방법입니다. 이 방법은 각 성분의 끓는 점이 다르기 때문에 분리가 가능합니다. 증류기를 이용하여 물질을 증류시켜 끓는 점이 낮은 성분부터 순차적으로 분리할 수 있습니다.

침전: 침전은 용액에서 원하는 물질을 침전시키고, 침전한 물질을 분리하는 방법입니다. 이 방법은 침전제를 이용하여 원하는 물질을 침전시켜 분리합니다.

추출: 추출은 혼합물을 용매에 녹여서, 각 성분이 용매에 용해되는 정도가 다르기 때문에 분리하는 방법입니다. 이 방법은 각 성분이 용매에 용해되는 정도에 따라 분리할 수 있습니다.

Answer 2

안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.

1. 증류: 액체 혼합물을 가열할 때 끓어 나오는 기체를 냉각하여 액체 물질을 얻는 방법

사용되는 예시

원유의 분리

-여러 가지 액체 물질이 섞인 원유를 가열하여 증류탑으로 보내면 성분물질이 끓는점 차에 따라 기화와 액화를

반복하다 증류탑의 각 층에서 분리된다.

공기의 분리

- 공기를 액화하여 증류탑으로 보내 온도를 높이면 끓는점이 낮은 물질이 먼저 기화되어

질소, 아르곤, 산소 순으로 분리된다.

바닷물에서 식수 얻기

-바닷물을 가열하면 염분은 그대로 남고 물만 기화되어 수증기가 된다. 이 수증기를 냉각하면 순수한 물을

얻을 수 있다.

2.밀도 차를 이용한 분리 ①- 밀도가 두 물체의 중간 정도인 액체에 넣어 분리하는 방법

밀도 차를 이용한 분리②- 서로 섞이지 않고 밀도가 다른 액체를 밀도를 이용해 분리하는 방법

사용되는 예시

바다에 유출된 기름 제거

-바다에 유출된 기름은 바닷물과 섞이지 않고 물보다 밀도가 낮아 물 위에 뜬 채로 넓게 퍼진다. 이를 이용해 뜰채나 흡착포를 사용하여 기름을 제거한다.

혈액의 원심 분리

-혈액을 원심 분리기에 넣고 회전시키면 혈장은 위쪽에 위치하고, 혈구는 아래쪽에 가라앉아 분리된다.

감자 튀김

-뜨거운 기름에 감자를 넣으면 감자 안의 수분이 기화하여 감자의 부피가 커진다. 부피가 커져 밀도가 작아진 익은 감자는 기름 위로 떠오른다.

(밀도를 이용한 혼합물의 분리의 예는 사금 채취, 신선한 달걀 고르기, 좋은 볍씨 고르기 등으로 많습니다.)

3. 재결정- 적은 양의 불순물이 섞여 있는 고체 물질을 높은 온도의 용매에 녹인 다음 용액의 온도를 낮추거나 용매를 증발시켜 순수한 고체 물질을 얻는 방법

사용되는 예시

천일염에서 소금 얻기, 약품 정제

4. 크로마토그래피- 혼합물을 이루는 성분 물질이 용매를 따라 이동하는 속도가 다른 것을 이용하여 분리하는 방법

사용되는 예시

도핑 테스트( 운동선수의 소변이나 혈액을 검사하여 금지 약물을 복용했는지 알아낸다.)\

의약품의 성분 분리하거나 단백질 성분 검출

식품에 남아 있는 농약이나 중금속 등을 분석

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출처: 완자 중등과학2 자습서 (비상교육)

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이런 건 교과서 찾아보면 더 자세히 나와있습니다. 제 답변과 교과서를 같이 보시면 더 편하겠네요.ㅎㅎ

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위 방법 외에 혼합물을 분리하는 방법

승화법: 승화성(고체가 액체로 거치지 않고 바로 기체로 변하는 성질)이 있는 고체가 섞여 있는 고체 혼합물을 가열하면 승화성 물질이 승화하여 이 증기를 다시 냉각시키면 쉽게 분리된다.

흡수법: 혼합 기체에서 한 종류의 기체만 흡수하는 물질을 통과시켜 그 기체를 제거한다.

추출법: 주로 유기물의 혼합물에서 적당한 유기 용매를 사용하여 혼합물의 한 성분을 녹여 내는 방법

투석법: 콜로이드 입자는 통과할 수 없으나 설탕이나 염화나트륨 입자와 같은 진용액의 입자는 통과할 수 있는 투석막(셀로판지)를 이용하여 콜로이드 용액을 정제하는 방법

이온 교환 수지법: 물속에 녹아 있는 미량의 이온을 제거하는 방법으로 이온 교환 수지라는 특수 합성 수지를 사용한다.