암모니아수가 왜 혼합물인가요? 그리고 물과 암모니아를 합치면 왜 물리 변화인가요?

요약해서 말씀드리면 다음과 같습니다.

암모니아수는 물(H2O)과 암모니아(NH3) 분자들이 한 용매(물) 안에 서로 섞여 있는 용액이며, 구성 성분(물과 암모니아)을 분리해낼 수 있는 동질(균일) 혼합물입니다. 즉 한 화학식으로 딱 하나의 새로운 화합물이 된 것이 아니라 물과 암모니아가 함께 존재하는 상태이므로 혼합물로 분류됩니다. (농도에 따라 암모니아가 많이 녹아 있는 수용액 — 흔히 ‘암모니아수’ 또는 ‘수산화암모늄 용액’이라 부름)

암모니아가 물에 녹는 과정의 핵심은 용해(물리 과정)입니다. 기체나 분자가 용매(물)에 분산되어 용액을 이루는 것은 주로 물리적인 상호작용(정전기적 인력, 수소결합 등)에 의한 것이므로 일반적으로 물리적 변화로 설명합니다.
다만 현실적으로는 용해된 암모니아의 일부가 물과의 산-염기 평형 반응을 통해 암모늄 이온과 수산화이온을 어느 정도 생성합니다: NH3 + H2O ⇌ NH4+ + OH- 이 반응은 화학적(프로톤 전달) 성격을 가지며, 용액 안에서는 이 화학 평형이 함께 존재합니다.
결론적으로 “물리 변화”라는 표현은 용해 자체(혼합·분산)가 물리적 과정이라는 점을 말한 것이고, 그 용해 상태에서 부분적으로 일어나는 산–염기 반응(이온화)은 화학적 평형 현상이라는 점을 함께 이해해야 정확합니다. 다시 말해 암모니아가 물에 녹는 것은 주로 물리적 용해지만, 용해된 암모니아의 일부가 화학적 변환(이온화)을 통해 염기성 성질을 나타냅니다.

간단한 실험적 근거

암모니아수를 페놀프탈레인 지시약에 넣으면 염기성으로 붉게 변하는데(OH- 존재), 이는 물리적 용해 후 일부 NH3가 NH4+와 OH-로 변했기 때문입니다.
암모니아는 물에 잘 녹으며(용해도 큼), 용해 과정은 가역적이어서 가열하면 암모니아가 다시 방출됩니다(혼합물/용해의 특성).

참고 자료

[질문] 암모니아수가 왜 혼합물인가요? 그리고 물과 암모니아를 합치면 왜 물리 변화인가요?