- 원소 (순물질)
- 화학적 방법으로 더 간단한 순물질로 분리할 수 없는 물질이다.
- 지금까지 118개 정도의 원소가 발견되었다
- 화합물 (순물질)
- 둘 이상의 원소의 원자들이 화학적으로 항상 일정한 비율로 결합하여 이루어진 순물질이다.
- 혼합물과 화합물을 헷갈리지 말자. 혼합물과는 달리 화합물은 화학적 방법에 의해서만 순물질들로 분리할 수 있다.
- 균일 혼합물 (당연히 혼합물)
- 혼합물의 조성이 일정한 혼합물을 말한다.
- 예를 들어 설탕이나 소금을 물에 녹인 설탕물과 소금물은 균일 혼합물에 해당한다고 할 수 있다.
- 불균일 혼합물 (이것도 당연히 혼합물)
- 혼합물의 조성이 일정하지 않은 혼합물을 말한다.
- 예를 들어 모래와 철가루를 섞으면 그 둘은 분리된 채로 남아있으므로 불균일 혼합물이라 할 수 있다.
1-1. 과학적 방법
먼저 체계적인 과학적 방법은 어느 분야의 과학을 막론하고 모두 필요하다. 이러한 과학적 방법으로는 크게 정성적인 방법과 정량적인 방법으로 나뉜다. 정성적인 것은 계에 관한 일반적인 관찰로 이루어진 것이고 정량적인 것은 계에 대한 다양한 측정에서 얻어진 숫자로 이루어진 것을 말한다.
1-2. 물질의 분류
물질은 순물질과 혼합물로 나뉜다. 순물질은 다른 물질이 섞여 있지 않고 하나의 종류만으로 이루어진 물질이다. 반면 혼합물은 둘 이상의 순물질이 각각의 고유한 성질을 유지하면서 서로 섞여 있는 것이다. 또한 순물질은 원소(홑원소 물질)과 화합물로 나뉘고 혼합물은 균일 혼합물과 불균일 혼합물로 나뉜다.
1-3. 물질의 세 가지 상태
앞서 얘기한 순물질들은 적어도 이론상으로는 고체, 액체, 기체의 세 가지 상태로 존재할 수 있다. 이러한 물질의 세 가지 상태는 물질 조성의 변화 없이 상호 변환이 가능하다. 열을 가하면 고체는 액체로 녹아서 변환되는데 이러한 변환이 일어나는 온도를 녹는점(melting point)라고 한다. 열을 더 가하면 액체는 기체로 변하는데 이 변환은 액체의 끓는점에서 일어난다.
1-4. 물질의 물리적 성질과 화학적 성질
순물질은 조성뿐만 아니라 그들의 성질에 의해서도 구분된다. 색깔, 녹는점, 끓는점 등은 성질이다. 물리적 성질(physical property)은 순물질의 조성이나 본질은 변화시키지 않고 측정하고 관측될 수 있다. 예를 들어, 얼음 조각을 가열하면서 얼음이 물로 변하는 온도를 측정하면 얼음의 녹는점을 측정할 수 있다. 물이 얼음과 다른 점은 그 외관이지 조성이 아니다. 따라서 이것은 물리적 변화이며, 물을 얼리면 다시 얼음을 얻을 수 있다. 그러므로 녹는점은 물리적 성질이다. 마찬가지로 헬륨이 공기보다 가볍다는 말은 그 물리적 성질을 일컫는 것이다. 반면에 "수소 기체가 산소 기체 중에서 연소해서 물을 형성한다."는 말은 수소의 화학적 성질(chemical property)을 일컫는데, 이 성질을 관측하기 위해서는 화학적 변화를 수반하기 때문이다. 이러한 변화 후에 수소 기체의 화학적 성질은 없어지고, 물이라는 새로운 물질이 생성된다. 끓임이나 응고와 같은 물리적 변화로 물로부터 수소를 다시 얻어낼 수는 없다.
모든 물질의 측정 가능한 성질들은 크기 성질과 세기 성질로 다시 구분한다. 크기 성질(extensive property)의 측정값은 고려되는 물질의 양에 따라 달라진다(쉽게 말해서 더하면 더할수록 늘어나는 것). 질량(mass)은 주어진 시료 안에 있는 물질의 양을 의미하는 크기 성질이다. 길이의 세제곱으로 정의되는 부피(volume)도 크기 성질이다. 크기 성질의 값은 물질의 양에 의존한다. 세기 성질(intensive property)의 측정값은 고려되는 물질의 양에는 상관이없는 값이다. 질량 나누기 부피로 정의되는 밀도(density)는 세기 성질이다. 온도 역시 세기 성질이다. 같은 온도의 물이 담겨 있는 두 비커가 있다고 하자. 두 비커의 물을 더 큰 비커에 담았을 때 물의 온도는 처음 온도와 같다. 질량, 길이, 부피 등과는 달리 온도와 같은 세기 성질은 더할 수 없다.