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과학394

반데르발스 힘 무극성 분자의 전자가 한쪽으로 쏠리면 순간적으로 전기장을 가지는 순간 쌍극자를 형성한다. 이것을 편극 (Polarization)이라고 한다. 순간 쌍극자 (Instantaneous dipole)의 전기장은 주위의 무극성 분자에 영향을 주어 무극성 분자를 유발 쌍극자 (Induced dipole)로 만든다. 아래 그림과 같이 순간 쌍극자와 순간 쌍극자의 영향을 받은 유발 쌍극자는 서로 당기는 힘이 생긴다. 이 힘을 분산력 (Dispersion force) 또는 런던 힘 (London force)이라고 한다. 반데르발스 힘 (Van der waals force)는 사람마다 조금씩 다르게 정의한다. 위의 분산력을 반데르발스 힘이라고도 하고 또는 모든 분자간의 힘을 반데르발스 힘이라고도 한다. 원자의 전자 분포.. 2020. 5. 12.
기체상수 구하기 이상기체 방정식은 다음과 같다.여기서, P는 압력, V는 부피, n은 몰수, T는 온도, R은 기체상수 이다. 기체상수 (Gas constant)는 다음과 같다. 기체 1몰, 0도, 1atm, 22.4L의 기체상수 R은 다음과 같다. 2020. 5. 11.
크리스탈 뜻 크리스탈(Crystal)은 3가지 다른 뜻을 가지고 있다. 1. 결정 - 원자, 분자가 규칙적으로 배열된 것 2. 석영, 수정, Quartz - 이산화규소로 구성된 물질 3. 크리스탈 유리, 납 성분이 있는 유리, Lead glass 과거에는 석영이 얼음 결정에서 만들어졌다고 생각했기 때문에 석영을 Rock crystal이라고 불렸다. 그래서, 석영(Quartz)을 Crystal이라고도 부른다. ☞ 석영과 유리의 차이 2020. 5. 10.
돌림힘 공식 돌림힘 또는 토크 (Torque) 공식은 다음과 같다. 돌림힘의 단위는 N·m 이다. 다음 그림과 같이 회전 축에서 r 거리에서 F 힘을 받을 때 돌림힘은 위 식과 같다. 돌림힘의 단위는 N·m 이고 이것은 일 (Work)의 단위와 같다. 일의 공식은 다음과 같다. 일의 단위는 N·m 또는 J이다. 돌림힘과 일의 단위는 같지만 돌림힘은 벡터이고 일은 스칼라이다. 2020. 5. 10.
도파민을 높이는 방법 도파민(Dopamine)은 성취감, 동기 부여, 즐거움을 느끼게 하는 호르몬 또는 신경전달물질이다. 도파민 분비를 증가 시키는 방법은 다음과 같다. ● 단백질 섭취 ● 운동 ● 충분한 수면 ● 음악 ● 명상 ● 햇빛 ☞ 생각으로 도파민을 조절할 수 있다. 2020. 5. 9.
질량 에너지 등가성 질량 에너지 등가성(Mass-energy equivalence)은 질량과 에너지는 동일하다는 것이다. 아인슈타인의 다음과 같은 식과 같이 에너지는 질량에 빛의 속도 제곱을 곱한 값과 같다. 가솔린이 연소하여 빛과 열을 내는 화학 반응에서 전체 질량은 줄어든다. 핵분열이나 핵융합을 할 때도 질량이 줄어들면서 에너지를 방출한다. 어떤 물체의 온도가 올라가면 에너지가 증가하기 때문에 질량이 증가한다. 이동하는 물체는 정지와 비교하여 그 속도 만큼 운동 에너지가 증가하고 그에 따라 질량도 증가한다. 질량 에너지 등가성은 질량이 에너지로 변환된다기 보다는 질량과 에너지는 완전히 동일하다는 개념이다. 2020. 5. 9.
별의 진화 질량이 가벼운 별은 백색왜성으로 진화하고 무거운 별은 중성자별 또는 블랙홀로 진화한다. 가벼운 별은 탄소나 산소까지만 핵융합하고 무거운 별은 핵융합의 마지막 물질인 철까지 핵융합한다. 태양과 질량이 비슷한 별① 원시별 : 성간 분자가 모인다.② 주계열성 : 중심에서 수소 핵융합③ 적색거성 : 중심핵은 수축하고 그 주위에서 수소 핵융합이 시작. 팽창④ 헬륨 핵융합 적생거성 : 중심핵에서 헬륨이 탄소로 핵융합⑤ 두층 핵융합 적색거성 : 중심핵은 탄소. 그 주위에서 헬륨 핵융합과 수소 핵융합 일어남. 팽창⑥ 행성상 성운 : 바깥층 물질 방출. 중심핵만 남음⑦ 백색왜성 : 탄소와 산소로 구성. 핵융합이 일어나지 않음 태양보다 25배 질량의 별① 원시별 : 성간 분자가 모인다.② 주계열성 : 중심에서 수소 핵융합.. 2020. 5. 9.
보일의 법칙 보일의 법칙은 다음 식과 같이 기체에서 온도가 일정할 때 압력과 부피의 곱은 항상 일정하다는 것이다. 다른 말로 하면 기체의 온도가 일정할 때 압력을 증가 시키면 부피가 감속하고 압력을 줄이면 부피가 증가한다는 것이다. 어떤 기체를 갑자기 압축하면 온도가 올라간다. 그래서 압축하는 순간에는 온도가 달라 보일의 법칙이 성립하지 않는다. 압축 후 일정 시간이 흘려 온도가 외부와 같아 졌을 때 보일의 법칙이 성립한다. 2020. 5. 9.
일반의학품 전문의학품 차이 전문의학품은 의사의 처방이 있어야 약국에서 살 수 있는 약이다. 일반의학품은 의사의 처방 없이도 약국에서 살 수 있는 약이다. 일반의학품 중에서 안전상비의약품은 편의점에서 살 수 있는 약이다. 2020. 5. 9.
주상절리 절리(Joint)는 암석의 갈라지고 쪼개진 틈을 의미한다. 절리 중에서 주상절리(Columnar joining)는 용암이 급격히 식으면서 육각 기둥 모양으로 갈려진 지형이다. 용암이 급격히 식으면 수축하게 되는데 원으로 수축하면 빈틈이 생기기 때문에 빈틈이 없는 육각형 모양이 된다. 육각형 모양이 되어야 빈틈없이 매울수 있다. ☞ 면을 채울수 있는 정다각형 2020. 5. 9.
비료 성분 식물이 자라기 위해 필요한 물질 중 탄소, 수소, 산소는 물과 공기를 통해 무제한으로 공급 받을 수 있다. 하지만, 토양으로부터 흡수되는 물질은 수확을 계속하다 보면 부족해진다. 부족해지는 토양의 물질을 보충하는 것이 비료 (Fertilizer)이다. 비료의 3대 성분은 질소, 인, 칼륨이다. 그 다음 중요한 성분은 칼슘, 마그네슘, 황이다. 그 외에 구리, 철, 망간, 몰리브덴, 붕소 등이 있다. 질소는 공기 중에 많지만 식물은 질소를 그대로 이용할 수 없고 암모니아 형태로 토양으로만 흡수할 수 있다. 공기 중 질소를 암모니아로 바꾸는 것을 질소 고정이라고 한다. 2020. 5. 9.
질소 고정 질소 고정(Nitrogen fixation)이란 공기 중의 질소를 암모니아 또는 질소 화합물로 변환하는 것을 의미한다. 생물은 질소를 직접 이용할 수 없다. 하지만 암모니아는 생물이 이용할 수 있기 때문에 질소 고정은 생물체에게 중요하다. 질소 고정에는 다음과 같은 방법이 있다. ● 질소 고정 세균 ● 뿌리혹 박테리아 ● 번개 ● 비료 공장 2020. 5. 9.
시냅스란? 시냅스(Synapse)는 연접 또는 신경접합부 라고도 한다. 시냅스는 뉴런의 축삭말단과 다른 뉴런의 수상돌기가 연결되는 지점이다. 시냅스에는 화학적 시냅스와 전기적 시냅스가 있다. 화학적 시냅스는 신경전달물질로 신호가 전달되고 전기적 시냅스는 전기로 신호가 전달된다. 우리 몸에는 화학적 시냅스가 더 많다. 카페인, 알코올 등은 시냅스 전달 억제제이고 담배, 코카인 등은 시냅스 전달 촉진제이다. 2020. 5. 9.
물질대사 물질대사(Metabolism)은 생물체에서 일어나는 모든 화학반응을 뜻한다. 물질대사는 크게 이화작용과 동화작용의 2가지로 분류할 수 있다. 이화작용(Catabolism)은 큰 분자를 작은 분자로 분해하는 과정으로 에너지를 방출한다. 동화작용(Anabolism)은 작은 분자를 큰 분자로 합성하는 과정으로 에너지를 흡수한다. 이화작용 예: 탄수화물이 소화되어 포도당으로 분해되고 포도당은 다시 이산화탄소와 물로 분해된다. 동화작용 예: 아미노산이 결합하여 단백질을 합성한다. 2020. 5. 9.
귀납법 연역법 차이 귀납법 (Induction)은 많은 현상이나 사례들로부터 공통된 법칙을 찾아 내는 방법이다. 예를 들면, 1,000명의 사람들의 수명을 조사하여 평균이 80세라고 한다면, '현대 인간의 평균 수명은 80세'라는 법칙이 만들어 진다. 연역법 (Deduction)은 이미 알고 있는 법칙으로부터 논리를 전개하여 새로운 법칙을 유도하는 방법이다. 예를 들면, 뉴턴의 운동법칙과 중력 법칙으로부터 지구의 공전 주기를 계산할 수 있다. 2020. 5. 9.
박쥐 초음파 ● 박쥐는 초음파를 이용하여 먹이와 장애물을 파악한다. 초음파를 발사하여 반사되어 돌아오는 초음파를 이용한다.● 박쥐의 초음파의 주파수는 14kHz에서 100kHz 이상이고 크기는 60~140 데시벨이다. ● 속도에 따라 주파수가 변하는 도플러 효과를 이용하여 움직임을 감지한다.● 박쥐가 집단으로 비행할 때는 주파수 대역을 늘리고 음색을 바꿔 서로 혼선이 되지 않도록 한다.● 박쥐는 매끈한 수직면을 제대로 감지하지 못한다. 그래서, 박쥐들이 건물 유리창에 충돌하는 경우가 가끔 있다.● 먹이를 두고 다른 박쥐와 경쟁할 때는 다른 박쥐에 초음파를 쏘아 방해하기도 한다.● 눈이 완전히 보이지 않는 것은 아니며 눈을 초음파와 함께 사용하면 장애물을 더 잘 피할 수 있다.● 박쥐가 초음파를 발사할 때 초음파로 귀.. 2020. 5. 9.
생물 무생물 차이 무생물과 구별되는 생물의 특징은 다음과 같다.■ 세포 ■ 물질 대사■ 자극에 대한 반응과 항상성■ 발생과 생장■ 생식과 유전■ 적응과 진화 2020. 5. 9.
비누 성분 비누는 지방산과 알칼리 금속염을 주성분으로 만들어진다. 알칼리 금속염은 수산화나트륨이나 수산화칼륨을 사용한다. 집에서 비누를 만들기 위해서는 폐식용유에 수산화나트륨을 넣고 잘 저은 후 1주일 정도 건조하면 된다. 폐식용유는 트랜스 지방으로 새 식용유보다 비누가 더 잘 만들어 진다. 올리브유를 사용한 비누도 있다. 비누에 사용되는 알칼리 금속염은 염기성이다. 염기는 단백질을 녹이는 성질이 있기 때문에 비누를 많이 사용하면 피부의 단백질이 녹아 따끔거린다. 2020. 5. 8.
산화 환원 반응 산화 (Oxidation)는 산소를 얻거나 수소 또는 전자를 잃는 것을 의미한다. 반대로 환원 (Reduction)은 산소를 잃거나 수소 또는 전자를 얻는 것을 의미한다. 환원 (Reduction)과 산화 (Oxidation)를 합쳐 Redox 이라고 한다. 산화와 환원은 원래 산소를 얻거나 잃는 것을 의미했다. 하지만, 산소를 얻고 잃는 것과 전자를 잃고 얻는 것은 같은 작용을 한다. 왜냐하면 산소의 전기음성도는 3.44로 매우 높기 때문에 산소를 얻으면 산소에게 전자를 빼앗기기 때문이다. 산소보다 전기음성도가 높은 플루오린은 산소의 전자를 뺏어 산소를 산화시킨다. 산소를 얻고 잃음메탄의 연소 반응식은 다음과 같다.CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O메탄의 탄소는 산소를 얻어 이산화탄소로 산화된다... 2020. 5. 8.
테프론 사용 분야 테프론 (Teflon)의 사용 분야는 다음과 같다. 테플론 프라이팬알루미늄 프라이팬에 테플론을 코팅하여 음식이 눌어 붙지 않는다. 테플론 테이프테플론은 마찰력이 작어 파이프에 감아 사용하면 파이프가 잘 돌아가고 방수도 된다. 마우스 다리테를론은 마찰력이 작아 마우스가 잘 미끄러진다. 테프론 전선고온에도 견디는 내열 전선 피복 재료로 사용 고어텍스테를론에 작은 구멍을 만들어 물방울은 차단하고 습기는 통과한다. 코팅제스마트폰 케이스 또는 렌즈 코팅스키, 스노우보드, 서핑 보드 코팅 윤활제엔진 오일에 첨가 기계부품오링, 가스켓, 베어링 등 2020. 5. 8.
pH 농도 계산 물 H2O는 H3O+와 OH-로 이온화 되는데 이것을 물의 자동 이온화라고 한다. 25도 순수한 물의 H3O+ 또는 OH-의 몰 농도는 1×10-7M 이다. M은 mol/l 로 1리터에 들어 있는 용질의 몰이다. pH의 정의는 다음과 같다.pH = -log [H3O+]여기서 [ ]는 몰 농도이고 단위는 M이다. 25도 순수한 물의 pH는 7이다.pH = -log [H3O+] = -log(1×10-7) = 7 pH가 7일 때 순수한 물로 중성이고, 7보다 작으면 산성이고, 7보다 크면 염기성이다. pOH는 다음과 같다.pOH = -log [OH-] pH는 로그값이기 때문에 pH가 1만큼 변할 때 농도는 10배만큼 변한다. 2020. 5. 7.
물분자 구조 물분자의 구조는 다음 그림과 같다.수소원자의 반지름은 1.2Å이고 산소원자의 반지름은 1.4Å이다. 2020. 5. 7.
금속 결합 금속 결합 (Metallic bonding)은 화학결합의 한 종류로 금속 원자들이 결합하는 방식이다. 금속의 원자가전자는 원자에서 쉽게 떨어진다. 이와 같이 원자에서 풀려난 전자를 자유전자라고 한다. 금속은 원자 주위를 자유전자들이 자유롭게 이동하면서 결합을 한다. 전자가 원자에 묶여 있는 이온결합이나 공유결합과 다르다. 금속은 자유전자로 인해 전기전도성과 열전도성이 높고 연성과 전성이 높다. 결합력은 공유결합이 가장 높다. 그래서, 공유결합을 한 물질의 녹는점이 더 높고 더 단단하다. 2020. 5. 7.
루이스 구조 루이스 구조 (Lewis structures, Lewis dot structures)는 화학 결합 구조를 나타내는 방법이다. 물 H2O의 분자 구조는 다음과 같다. 2개의 전자는 한쌍으로 공유결합을 한다. 이와 같은 표현을 루이스 전자점식이라고 한다.위 그림의 전자쌍을 선분으로 나타내면 다음과 같다.공유결합에 사용되지 않는 전자를 생략하면 다음과 같다. 이것을 루이스 구조식이라고 한다.에텐의 루이스 구조는 다음과 같다. C 사이에 선분이 2개인 것은 전자쌍이 2개라는 의미이다. 2020. 5. 7.
전기음성도 전기음성도 (Electronegativity)는 공유결합을 하는 원자가 전자를 당기는 정도를 나타낸 값이다. 전기음성도는 상대적인 값으로 값이 클수록 전자를 더 강하게 당긴다. 고등학교 교과서에는 플루오린의 전기음성도가 4이고 그 값이 기준이라고 나오는데 실제 플루오린의 전기음성도는 3.98이고 기준도 아니다. 수소의 전기음성도는 2.20이다. HCI에서 H의 전기음성도는 2.20이고 Cl의 전기음성도는 3.16이다. Cl의 전기음성도가 더 크기 때문에 Cl에서 전자를 더 강하게 당긴다. 따라서, Cl는 음전하를 띄고 H는 양전하를 띈다. 전기음성도 테이블 2020. 5. 6.
공유결합 공유결합 (Covalent bond)은 원자결합 중에서 원자의 전자들이 서로 공유함으로써 결합하는 것이다.다음 그림의 수소 원자 2개는 전자를 공유하여 결합되어 수소 분자 H2가 된다.수소원자의 거리에 따라 에너지는 다음 그림과 같다.수소원자가 떨어져 있을 때는 서로 인력이 작용하여 당긴다. 원자 사이 거리가 74pm보다 가까워지면 서로 척력이 작용하여 원자를 밀어낸다. 따라서 74pm 거리를 유지하여 서로 결합하게 된다. 원자에 작용하여 인력이나 척력은 원자핵에 있는 양성자와 전자에 의해서 일어난다. 양성자는 상대편의 전자를 당기지만 원자가 너무 가까이 접근하면 양성자는 상대편의 양성자를 밀어내게 된다. 수소원자가 결합하여 수소분자가 될 때 1몰당 426kJ의 에너지를 방출한다. 수소분자에 426kJ을.. 2020. 5. 6.
옥텟 규칙 옥텟 규칙 (Octet rule)은 보통 원자의 최외각 껍질에 전자가 8개 들어갈 때 가장 안정된 상태라는 규칙이다. 옥텟 규칙은 보통 2주기 원소에 맞고 예외가 다수 존재한다. 옥텟 규칙은 과학적으로 엄밀한 이론이 아니고 대략적으로 적용되는 규칙이다. 예를 들면, Na의 최외각 껍질에는 전자가 1개이고 그 안쪽 껍질에는 전자가 8개이다. Cl의 최외각 껍질에는 전자가 7개이다. 그래서, Na는 전자를 1개 잃어 최외각 껍질 전자가 8개가 되고 Cl는 전자를 1개 얻어 최외각 껍질 전자가 8개가 되려고 한다. 2020. 5. 6.
원자 반지름 원자를 구성하는 전자는 확률 분포로 넓게 펴져 있기 때문에 원자의 반지름을 정확하게 알기가 어렵다. 그래서, 원자가 결합할 때 원자핵 사이 거리의 절반을 원자 반지름으로 정의한다. 다음 그림과 같은 H2 분자에서 원자핵 사이 거리는 74pm이고 원자 반지름은 그 절반인 37pm이다. 원자 반지름은 주기율표를 따라 주기성을 가진다. 2020. 5. 6.
오비탈 전자는 원자핵 주위의 일정한 궤도를 돌지 않는다. 전자는 원자핵 주위에 발견될 확률을 가지고 분포되어 있다. 하나의 전자가 발견된 확률 분포는 다음 그림과 같다. 이와 같이 1개의 전자가 가지는 확률 분포를 오비탈 (Orbital)이라고 한다.위의 확률 분포에서 발견된 확률이 90% 이상인 지점들을 그리면 다음과 같은 구가 된다.위 그림과 같이 전자가 발견될 확률 분포가 구일 때를 s 오비탈이라고 한다.전자가 발견될 확률 분포가 아래와 같은 모양일 때를 p 오비탈이라고 한다.전자가 1개인 수소 전자가 바닥상태일 때는 s1 오비탈 1개로 구성된다. 전자가 증가하면 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s 등과 같은 오비탈이 형성된다. 2020. 5. 5.
원자 표기법 원자 표기법은 다음과 같다. 질량수 = 양성자수 + 중성자수 원자번호 = 양성자수 13C는 질량수 13으로 양성자 6개와 중성자 7로된 탄소 동위원소이다. 2020. 5. 5.
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