반응형 화학의 세계에 살면서 | 에어컨, 오존 구멍 및 기술 발전의 이면 DNA 분석보다 우리에게 직접적으로 영향을 주는 어떤 것-냉매로 사용되는 화합 물-을 생각해 보자. 냉매의 발달은 화학의 흥미있는 역사이다. 냉매는 1800년 후반 부터 사용되어 왔다. 그 과정은 증발할 때 열을 흡수하고 응축할 때 열을 방출하는 유체가 필요하며, 중단 없는 증발과 응축의 순환이 계속된다. 1900년도 초반에 냉매로 사용한 유체는 대부분 가연성이고 유독하였다. 어느 날 GM의 연구 책임자인 Charles Kettering은 젊은 기술자인 Thomas Midgley에 한 임무를 부여하였다. 냉장 산업은 어느 곳에서나 얻을 수 있는 새로운 냉매가 필 요했다. Midgley와 그 동료들은 이 문제를 열심히 연구하였다. 그들은 모든 화학실 험실에 가지고 있는 많은 자료에서 후보들을 고르고 화학 .. Chemistry/화학의 이해 2019. 8. 27. 생체 성분의 화학 | 탄수화물 탄수화물 탄수화물이란 탄소, 수소, 산소로 이루어진 천연으로 존재하는 화합물이다. 그리고 이는 분자내에 물을 함유하는 것과 같은 화학식을 얻을 수 있으므로 함수탄소[Cn(H2O)n]라고도 말한다. 또한 동식물의 감미성분인 당분과 관계가 있으므로 당질(glucide)이라고도 부른다. 탄수화물은 동물에서 glycogen, 식물에서 전분으로 저장되었다가 에너지를 필요로 할 때에 이를 이용하여 에너지로 전환된다. 구조적 역할을 하는 탄수화물의 예로는 식물에서 cellulose, bacteria에서 peptidoglycan을 들 수 있다. 탄수화물은 동물, 식물, 미생물에 이르기까지 널리 분포되어 있다. 탄수화물은 -OH기를 많이 갖고 있는 aldehyde나 ketone의 화합물로 정의할 수 있으며 산에 의한 가.. Chemistry/생활 속 화학 2019. 8. 26. 유기화합물 | 아민과 아미드 암모니아 분자의 수소 한 개를 알킬기로 바꾸면 아민(amine, RNH2)이 된다. 그리고 이 아민이나 암모니아 분자의 수소 원자를 아실기(acyl group)로 치환시키면 아미드(amide, RCONH2)가 된다. 아민류는 동식물에 널리 분포되어 있고 생리적으로 활성이 있다. 아민의 명명은 아민의 유도체명으로 알킬기 다음에 아민을 붙여서 부른다. 또 아미드는 산의 이름에 아미드를 붙이면 된다(표 1, 2 참조). 아미드 분자는 그들 분자 상호간이나 혹은 물과 같은 분자와 수소결합을 한다. 실제로 모든 아미드는 고체이지만 N,N-디메틸포름아미드(DMF)만은 액체 아미드이고 훌륭한 용매로 쓰여진다. 요소(H2NCONH2)는 카르본산의 디아미드 유도체이다. 표 1 몇 가지 아민의 물리적 성질 아 민 구조식 .. Chemistry/생활 속 화학 2019. 8. 26. 화학의 세계에 살면서 | DNA, 생화학 및 과학 DNA(deoxyribonucleic acid)는 우리 몸 전체의 세포 속에 존재한다. 개개인의 DNA 의 조성은 개인을 확인하는 지문과 같은 역할을 한다. DNA을 분석하는 방법이 가 능하기 때문에 이런 분석은 과학 수사에서 점점 더 중요한 역할을 한다. DNA에 의한 범인 확인에 관한 법리적 논쟁에 대응하여 국립 과학원이 조사를 하였고 정당하게 분석된 DNA 증거 사용의 신뢰성을 의심할 이유가 없다고 결론을 내렸다. 범죄 장소에서 발견된 혈액이나 다른 생리 물질의 DNA 분석과 혐의자 시료를 비교하는 것은 죄와 무죄의 증거로서 큰 비중을 가진다. 그러나 DNA 증거를 법원에 제출하였던 초기에는 증거에 반대하는 과학 전문가 활용에 대한 우려가 있었다. 판사들은 거의 알지 못하는 과학적 문제에 판결을 내.. Chemistry/화학의 이해 2019. 8. 26. 화학의 세계에 살면서 | 화학의 세계 화학과 직접 또는 간접적으로 의존하지 않는 일상 활동을 상상할 수 있을까? 요리? 골프? 컴퓨터 워드 프로세서? 칫솔질? 농사일? 은행업무? 학생 교육? 투표? 일광욕? 독서? 영화감상? 만일 각각의 활동에서 화학 또는 화학 관련 제품 또는 장치를 쉽게 찾을 수 있다면 이미 화학의 중요성을 인식하고 있는 것이다. 일상의 모든 활동은 화학물질과 어느 정도 관련이 있음을 알지만 여전히 얼마나 많은 기초 화학을 알 필요가 있는가를 질문하게 된다. 많은 사람들은 화학이 생물과 물리과학 접점에 교묘하게 위치하고 있다고 한다. 두 영역의 이해를 통해 화학자와 화학적 배경을 가진 전문가들은 생활 조건을 개선하는데 많은 공헌을 하였고, 또 계속하고 있다. 많은 기술과 생물학적 발견은 화학의 기본 지식에 크게 의존하고 .. Chemistry/화학의 이해 2019. 8. 26. 유기화합물 | 카르복시산과 에스테르 카르복시산 카르복시기(-COOH)를 갖고 있는 화합물을 카르복시산(carboxylic acid)이라고 한다. 카르복시기는 수산기와 카르보닐기가 합쳐서 된 것이지만 그들이 아주 밀접하게 결합되어 있기 때문에 보통 독립적으로 행동하지는 않는다. IUPAC명에서는 알칸의 어미 -e를 -oic acid로 바꾸어서 부른다. 그러나 산의 이름은 지금도 관용명으로 많이 부르고 있다(표 1 참조). 표 1 몇 가지 카르복시산의 물리적 성질 산 구조식 녹는점(℃) 끓는점(℃) 이온화상수(25℃) pKa 메탄산(포름산) HCOOH 8 101 1.8×10-4 3.75 에탄산(아세트산) CH3COOH 17 118 1.8×10-5 4.75 프로판산(프로피온산) CH3CH2COOH -22 141 1.4×10-5 4.87 부탄산(.. Chemistry/생활 속 화학 2019. 8. 26. 유기화합물 | 알데히드와 케톤 알데히드와 케톤은 모두 작용기로서 카르보닐기(C=O)를 포함하고 있으므로 카르보닐 화합물(carbonyl compound)이라고 한다. 카르보닐기에 붙어 있는 2개의 원자단 중에서 어느 하나가 수소 원자일 때 알데히드(aldehyde)라고 한다(단, 포름알데히드는 2개가 모두 수소 원자이다). 카르보닐기에 붙어 있는 두 원자단이 모두 탄화수소기일 때 이 화합물은 케톤(ketone)이다. 케톤에서는 두 탄화수소가 똑같지 않아도 된다. 알데히드 알데히드(aldehyde)는 그것을 산화하였을 때 생기는 산(acid)의 이름과 관계 있는 관용명으로 많이 알려져 있다. 그래서 포름알데히드(HCHO)는 포름산(HCOOH)에 대응하는 알데히드이다. 알데히드의 IUPAC 명명법은 알데히드기를 포함하는 가장 긴 탄화수소.. Chemistry/생활 속 화학 2019. 8. 25. 유기화합물 | 알코올과 에테르 알코올 알코올(alcohol)은 한 개의 수소 원자가 히드록시(-OH)기로 치환된 탄화수소의 유도체이다. 히드록시기는 작용기(functional group)로 알코올의 물리적, 화학적 성질을 좌우한다. 포화 탄화수소에서 유도된 알코올은 CnH2n+1OH의 일반식을 갖는 동족열을 이룬다. 알코올의 명명법은 -OH기를 포함하는 곧은 사슬 중 가장 긴 탄화수소의 이름에서 -e 대신에 어미 -올(-ol)을 붙이고 치환기의 위치를 아라비아 숫자로 표기하면 된다. 이때 -OH기의 위치번호가 가장 낮게 되도록 한다. 그리고 알코올은 -OH기가 있는 탄소에 결합되어 있는 알킬기의 수에 따라 1차, 2차 및 3차 알코올로 분류할 수 있다. 알코올의 물리적 성질은 알킬기의 크기가 증가할수록 알칸에 가까워져서 분자량이 큰 .. Chemistry/생활 속 화학 2019. 8. 25. 유기화합물 | 방향족 탄화수소 시클로헥산의 골격에 3개의 이중결합이 들어 있는 구조를 갖는 화합물을 벤젠(benzene)이라고 부르며 다른 지방족 탄화수소의 것과 성질이 아주 다르기 때문에 독립된 부류로 취급한다. 벤젠과 벤젠고리를 포함하고 있는 화합물들의 무리를 묶어서 방향족 화합물(aromatic compound)이라고 하는데 이 화합물들은 방향(aroma)을 갖고 있다. 그러나 그들의 좋은 방향에도 불구하고 벤젠과 그 밖의 많은 방향족 화합물들은 매우 유독하다. 방향족 탄화수소(aromatic hydrocarbon)의 명명법은 알칸과 알켄에 대하여 기술하였던 것과 거의 비슷한 방법에 따른다. 여기서는 보통 벤젠이 모체가 되며 치환기는 앞에서와 같이 명명하면 된다. 한 개 이상의 치환기가 고리에 치환된 화합물에서는 그 위치를 나타.. Chemistry/생활 속 화학 2019. 8. 25. 유기화합물 | 불포화 탄화수소 불포화 탄화수소(unsaturated hydrocarbon)는 올레핀(olefin) 또는 알켄(alkene)의 이중결합 물질과 아세틸렌(acetylene) 또는 알킨(alkyne)의 삼중결합 물질을 함께 부르는 말이다. 알켄의 IUPAC 명명은 한 개의 이중결합이 존재하면 alkane의 어미 안(-ane) 대신 엔(-ene)을 붙이고 두 개의 이중결합이 존재하면 디엔(diene)을 붙인다. 그리고 계속해서 세 개, 네 개 등의 이중 결합에 대해선 트리엔(triene), 테트라엔(tetraene) 등을 붙인다. 비슷한 방법으로 각 알킨류의 명명도 안(-ane)을 없애는 대신 인(-yne), 디인(diyne), 트리인(triyne) 등을 붙여 명명된다. 관용명에 있어서는 포화탄화수소에서의 어미 안(-ane).. Chemistry/생활 속 화학 2019. 8. 25. 유기화합물 | 탄화수소 포화 탄화수소(saturated hydrocarbon)의 알칸(alkane)은 일반식을 CnH2n+2로 쓸 수 있는 화합물이며 파라핀 탄화수소(paraffin hydrocarbon)라 불리워지기도 한다. 일반식의 n값이 증가함에 따른 연속적인 화합물에서 각 화합물은 CH2(methylene)기만큼의 차이로 이웃 화합물과 구별된다. 이와 같이 일반식으로 나타낼 수 있는 일련의 화합물들을 동족계열(homologous series)이라고 부른다. 알칸계의 IUPAC 명명은 메탄, 에탄, 프로판 그리고 부탄과 같이 알칸을 나타내는 어미 안(-ane)으로 적는다. 그리고 알칸보다 수소를 하나 적게 가진 기(group)는 알킬기(alkyl group)라고 한다. 포화 탄화수소의 탄소 원자들이 고리형으로 결합된 화합.. Chemistry/생활 속 화학 2019. 8. 24. 유기화합물 | Organic Compound 18세기 후반에 화학자들은 화합물을 동, 식물로부터 얻어지는 물질과 광물 성분으로부터 얻어지는 것의 두 종류로 분류하였고 앞의 것을 유기 화합물, 뒤의 것을 무기 화합물이라고 불렀다. 과학자들은 탄소 원소가 모든 생명체의 조직 분자 속에 존재한다는 사실을 알기 전에는 생명 과학의 분야를 이해하지 못하였다. 그 후 모든 생명체 중에서 탄소가 공통적으로 발견되는 유일한 원소임을 확인하였다. 그리고 유기화학은 탄소 및 그 화합물에 대한 학문이라는 것을 알 수 있게 되었다. 유기분자는 탄소 이외에 비교적 적은 수의 원소를 포함하고 있으며 이들 중 가장 흔한 것은 수소, 산소, 질소이고 인과 황도 약간 들어 있다. 1828년까지 화학자들은 실험실에서 유기 화합물을 합성한다는 것은 불가능하다고 생각하였다. 그러나 .. Chemistry/생활 속 화학 2019. 8. 24. 화학 이론 | 지구와 우주의 원소 분포 상태 우리가 살고 있는 지구와 우주의 기본 골격은 원소들로 이루어져 있다. [그림 1]은 우주와 지구상에서 가장 흔하게 존재하는 원소들을 표로써 나타낸 것이다. 원소들에 대한 일반적인 성질은 주기율표를 통해서 쉽게 알아볼 수 있다. 많은 원소들 중에서 몇 가지는 자연에서 기본적 물질로 발견되는데, 예를 들면 금, 은, 산소, 질소, 탄소, 구리, 백금, 황 및 불활성 기체인 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 크세논, 라돈 등이다. 그러나 대부분의 원소들은 다른 원소들과 화학적으로 결합된 화합물의 형태로 발견된다. 화합물 중에 존재하는 각 원소들은 단단함, 색깔, 녹는점 등에서 원소 자신의 고유한 특성을 나타내지 못한다. 예를 들면 당이라고 부르는 설탕의 경우 세 가지 원소인 검은 색 가루의 탄소, 가벼운 기체인.. Chemistry/생활 속 화학 2019. 8. 24. 화학 이론 | 산과 염기 2부 Lewis 이론 Gilbert N. Lewis는 BrΦnsted-Lowry의 양성자에 의한 산-염기 이론보다 더 넓은 개념을 제안하였다. Lewis는 원자, 분자 혹은 이온과 공유결합을 할 수 있는 비공유 전자쌍을 가진 물질을 염기라 하고 이 염기로부터 전자쌍을 받음으로써 공유결합을 형성할 수 있는 물질을 산이라고 정의하였다. Lewis는 전자쌍(electron pair)의 주고 받음에 의한 개념으로 다른 산-염기 이론에서 다룰 수 없는 산-염기 반응을 설명할 수 있다. BrΦnsted-Lowry 이론의 염기는 Lewis 이론에서도 역시 염기이며 산의 경우도 마찬가지가 된다. Lewis 산-염기가 어떻게 유도되었는지 보기 위해서 산화바륨과 황산의 반응 및 산화바륨과 삼산화황의 반응으로부터 생성된 황산바륨.. Chemistry/생활 속 화학 2019. 8. 24. 화학 이론 | 산과 염기 1부 산과 염기 산과 염기의 특성에 대한 최초의 기준 방법은 실험적으로 관찰된 수용액 중에서의 성질이었다. 일반적으로 산(acid)은 신맛을 내며 리트머스 시험지를 빨갛게 변화시키고 염기를 중화하는 것으로 정의하였다. 염기(base)는 쓴맛을 내며 리트머스 시험지를 푸르게 변화시키고 산을 중화하는 것으로 정의하였다. 물질의 구조에 대한 개념이 발달됨에 따라 과학자들은 산성 및 염기성과 이러한 성질을 갖고 있는 물질의 구조 사이에 대한 관계를 연구해왔다. BrΦnsted-Lowry 이론 1923년에 Johannes BrΦnsted와 Thomas Lowry는 독자적으로 보다 넓은 산과 염기의 이론을 제안하였다. BrΦnsted-Lowry의 정의에 의하면 산은 양성자(proton)를 주는 물질이고 염기는 양성자를 .. Chemistry/생활 속 화학 2019. 8. 24. 화학 이론 | 액체와 용액 액체 기체는 임계온도 이하에서 임계압력보다 큰 압력을 가하여 압축하면 액체로 변한다. 또한 고체도 가열해 주면 그 고체 분자는 격자점으로부터 뛰어나오는 데 충분한 운동에너지를 공급받아서 융해되어 액체상태로 변할 것이다. 따라서 액체상태란 기체와 고체의 중간 상태라고 볼 수 있고 그 성질도 양자의 중간적인 성질을 나타낼 것이다. 액체는 일정한 부피를 갖고 있기 때문에 그 액체를 둘러싸고 있는 공간 사이에는 경계면이 있다. 일정한 경계면에 의하여 다른 물질과 분리된 물질의 균일한 부분을 상(phase)이라 한다. ① 점성도 액체의 유동성은 흐르는데 대한 저항을 측정한 값인 점성도(viscosity)로 나타낸다. 점성도가 크면 천천히 흐르며 이는 주어진 부피가 좁은 관을 통과하는데 걸리는 시간을 관측하여 측정.. Chemistry/생활 속 화학 2019. 8. 24. 화학 이론 | 산화와 환원 산화와 환원 산화-환원반응(oxidation-reduction reaction ; redox reaction)은 많은 화학반응 중에서 가장 중요한 반응의 하나이다. 실제로 에너지를 얻기 위해서 이루어지는 모든 화학반응은 산화-환원 반응이다. 연료의 연소, 전지에 의한 전기의 발생, 전기분해반응 그리고 음식물의 대사 등은 산화-환원 반응이며, 그밖에 광석에서 금속을 얻는 것도 산화-환원 반응을 이용한 것이다. 아연 금속조각을 구리(Ⅱ) 이온이 함유된 푸른색 용액에 넣었을 때, 아연은 점차로 녹고 구리가 침전되면서 구리(Ⅱ) 이온의 용액은 푸른색을 잃게 된다. 이 반응에서 한 금속이 생성되는 동안에 다른 금속이 소모되기 때문에 산화와 환원이 동시에 일어나고 있음을 알 수 있다. 실제로 산화에는 반드시 환원이.. Chemistry/생활 속 화학 2019. 8. 24. 화학 이론 | 화학 결합 이온 결합 염화나트륨은 Na+ 이온과 Cl- 이온으로 구성되기 때문에 반대전하 사이에는 정전기적 인력이 작용하는데 이 결합을 이온결합(ionic bond)이라고 한다. 하전된 입자에 기인하는 인력은 모든 방향으로 작용하며 지정된 하나의 이온은 무수한 반대 하전 이온을 끌어당길 것이다. NaCl 고체의 구조는 X선 연구로 결정되었고 이때 얻은 결과로부터 반대로 하전된 입자가 규칙적으로 배열된다는 모형이 제안되었다(그림 1 참조). 이 모형은 알려진 NaCl의 성질을 아주 잘 설명해준다. 이 고체물질은 전기를 통하지 않지만 NaCl이 녹거나 물에 용해되면 구성이온들은 외부전위의 영향을 받아 자유로이 움직이며 전기를 통한다. NaCl의 물리적인 상태는 결정성이며 이 결정은 이온의 규칙적인 기하학적 배열로 이루.. Chemistry/생활 속 화학 2019. 8. 24. 이전 1 ··· 159 160 161 162 163 다음 반응형
