답변 내역
- 페놀도 SP2 혼성 탄소에 OH가 붙어 있는 경우인데 산성도가 높은 이유는 무엇인가요?네, 말씀하신 대로 페놀은 벤젠 고리에 붙은 OH기로서, 결합한 탄소가 sp² 혼성을 하고 있다는 점에서는 단순한 알코올과 비슷해 보입니다. 하지만 페놀은 pKa ≈ 10, 반면 에탄올은 pKa ≈ 16으로 알코올에 비해서 산성도가 훨씬 강한데요, 그 이유는 음이온(페녹사이드 이온)의 안정화 여부에 달려 있습니다.알코올이 H⁺를 잃으면 알콕사이드 음이온(RO⁻)이 생기는데요, 이 음이온의 전하(–)는 산소 원자에만 국한되어 있어서 전하 비편재화가 거의 일어나지 않으며 따라서 불안정한 것이고 산성도 약합니다. 반면에 페놀은 H⁺를 잃으면 페녹사이드 이온(Ph–O⁻)이 되는데요, 이때 음전하가 단순히 산소에 머무는 것이 아니라, 산소–벤젠 고리 사이의 공명을 통해 고리 전체로 피편재화가 가능합니다. 예를 들면, O⁻에서 생긴 전자가 π 전자계로 들어가면서 오르토(2,6 위치)와 파라(4 위치)에 음전하가 분산될 수 있으며 즉, 페녹사이드 이온은 여러 개의 공명 구조로 표현할 수 있습니다. 결과적으로 음전하가 벤젠 고리 전체에 퍼져서 상대적으로 안정화되며 이에 따라서 H⁺를 잃는 반응이 알코올에 비해 훨씬 더 잘 일어납니다. 감사합니다.학문 / 화학25.09.0700
- 벤젠은 동일하게 탄소 6개로 이루어진 사슬보다 왜 연소열이 적은가요?탄소 원자 수가 같은 경우라면 일반적으로는 더 불안정한 구조일수록 연소 시 더 큰 에너지를 방출하게 되는데요, 그런데 벤젠은 같은 탄소 수(C₆)로 이루어진 헥세인과 같은 직선형 알켄에 비해 연소열이 적게 방출됩니다. 그 이유는 바로 방향족성에 의한 안정화 효과 때문입니다. 우선 연소열은 한 화합물이 완전히 연소하여 CO₂와 H₂O로 바뀔 때 방출되는 에너지인데요 화합물 자체가 불안정할수록, 즉 높은 위치의 에너지 준위에 있을수록, 연소할 때 더 많은 에너지가 방출됩니다.반대로 화합물이 안정할수록, 이미 낮은 에너지 상태에 있기 때문에, 연소 시 방출되는 에너지는 상대적으로 적습니다.또한 벤젠(C₆H₆)은 단순한 단일결합과 이중결합이교대로 나타나는 이중결합이 있는 고리(1,3,5-헥사트리엔)처럼 보이지만 실제로는 그렇지 않은데요, 벤젠의 6개의 π 전자는 고리 전체에 걸쳐서 완전히 공명화되어 있으며, Hückel 규칙(4n+2, n=1)에 해당하는 방향족 안정화를 얻습니다. 이 때문에 벤젠의 실제 구조는 3개의 이중결합이 국소화된 구조보다 훨씬 안정하며 이 안정화 효과는 약 150 kJ/mol 정도로 알려져 있으며, 이를 방향족 안정화 에너지라고 합니다. 즉 동일한 탄소 6개짜리 사슬 알켄(예: 1-헥센)은 공명 안정화가 없기 때문에 상대적으로 더 높은 에너지 상태에 있으며 이에 따라서 연소 시 더 많은 에너지를 방출합니다. 반면, 벤젠은 이미 안정화된 상태에 있으므로, 최종 생성물(CO₂, H₂O)과의 에너지 차이가 작아져 연소열이 상대적으로 작게 나타납니다. 감사합니다.학문 / 화학25.09.0700
- 생체 내 환경에서는 이온결합보다 공유 결합을 더 강력한 결합이라고 보는 이유가 무엇인가요?네, 말씀해주신 것처럼 일반적으로 화합물에서는 이온결합이 공유결합보다 세다고 봅니다. 고체 상태의 NaCl(소금) 같은 이온결합 화합물은 양이온과 음이온 사이의 정전기적 인력으로 이루어져 있어 단단한 격자 구조를 형성하는데요, 이러한 이온 결정은 녹는점도 높고 강도가 크기 때문에, 단순 비교하면 이온결합이 공유결합보다 더 강력하다고 설명되곤 합니다. 반면 공유결합은 전자를 공유하여 특정 원자들 사이에 국소적으로 결합을 이루는 방식으로, 물질의 성질에 따라 강도가 달라집니다.생명체 내부 환경은 대부분 수용액인데요, 물은 극성 용매이기 때문에, 이온결합으로 이루어진 물질을 쉽게 분리할 수 있습니다. 즉, 생체 내에서는 이온결합이 물 속에서 쉽게 약화되거나 끊어지는 것입니다. 이로 인해 수용액 상태에서는 이온결합이 공유결합보다도 약하다고 보는 것입니다. 반면에 공유결합은 물 속에서도 끊어지지 않는 강한 결합인데요 DNA의 당-인산 골격, 단백질의 펩타이드 결합, 효소의 활성부위 아미노산의 결합 등은 모두 공유결합으로 유지되며 생체 분자의 구조와 안정성은 이러한 공유결합 덕분에 보존됩니다. 감사합니다.학문 / 화학25.09.075.01명 평가10
- 정말 감사해요200
- 화학에서는 왜 농도에 -log값을 붙인 pH, pKa등을 사용하나요?화학에서 pH, pKa와 같이 농도의 음의 로그값을 쓰는 이유는 단순히 표현의 편리함 때문만이 아니라, 농도의 스케일과 화학 반응의 성질을 잘 반영하기 위함인데요, 수용액에서 수소 이온 농도([H⁺])는 보통 1 M ~ 10⁻¹⁴ M까지 매우 넓은 범위를 가집니다. 이렇게 지수 형태로 매우 작은 수(10⁻⁷ 같은 값)를 그대로 다루는 것은 불편하기 때문에, 이를 로그 변환하여 간단한 0~14 범위의 값으로 바꿔 쓰는 것이 바로 pH입니다. 즉, 로그를 취하면 수십 억 배 차이가 나는 농도를 “간단한 숫자 범위”로 바꿀 수 있습니다.또한 화학 반응에서 중요한 것은 절대 농도보다는 상대적인 비율이나 지수적 변화인데요 산-염기 평형에서 [H⁺] 농도가 10배 변하면, 반응 조건이 크게 달라지는데, 로그를 취하면 이런 비율 변화(배수)가 덧셈/뺄셈으로 단순화됩니다. 즉, 로그는 화학 반응의 변화를 직관적이고 선형적으로 보여주는 수단인 것입니다. 감사합니다.학문 / 화학25.09.0700
- 과거에는 과학자들이 RNA를 유전 물질이라고 생각했던 이유가 무엇인가요?말씀하신 것처럼 RNA가 유전 물질일 수 있다는 생각은 "RNA 월드 가설"과도 연결되며, 과거 과학자들이 RNA를 유전 물질로 보았던 이유에는 몇가지 배경이 있는데요, 19세기 말~20세기 초에 핵산이 발견되었을 때, DNA와 RNA 모두가 세포 안에 존재한다는 사실만 알려져 있었습니다. 당시 DNA는 단순히 네 종류의 염기(A, T, G, C)만 반복된다는 "단조로운 물질"로 여겨졌었는데요, 그래서 복잡한 유전 정보를 담기에는 너무 단순하다고 생각되었습니다. 반면 RNA는 구조적으로 더 다양하며, 단일 가닥 형태로서 접힘에 따라 여러 입체 구조를 만들 수 있었기에 기능적인 가능성이 더 크다고 여겨졌습니다. 이 시기에 RNA는 두 가지 중요한 성질을 동시에 가지고 있어 유전물질이라고 여겨졌던 것인데요, RNA도 염기서열(A, U, G, C)을 통해 DNA처럼 정보를 저장할 수 있습니다. 따라서 "유전자의 코드"를 담을 수 있다는 점이 당시 과학자들에게 크게 어필했습니다. 또한 단백질이 아닌 RNA 자체가 효소처럼 작용할 수 있다는 사실이 밝혀졌는데요 이는 단순히 정보를 저장할 뿐만 아니라, 그 정보를 직접 기능으로 연결할 수 있음을 의미합니다. 하지만 DNA는 나중에 등장하여 안정적 정보 저장을 담당하게 되었고, 단백질은 정교한 효소 기능을 맡게 되었으며, RNA는 오늘날 주로 "중개자" 역할에 남아 있다는 해석을 하게 된 것입니다. 감사합니다.학문 / 생물·생명25.09.0700
- 얼룩말은 보통 말에 비해서 앞다리가 더길어요? 뒷다리가 더 길어요?네, 얼룩말은 말과에 속하기 때문에 전반적인 체형은 말과 비슷합니다만 얼룩말은 집약적인 선택 교배를 거치지 않았기 때문에 야생형 체형을 그대로 유지하고 있습니다. 그래서 농장에서 길러진 가축 말보다 체구가 작고, 다리가 상대적으로 가늘며, 몸통이 더 짧습니다.얼룩말의 다리 길이 비율을 보면, 앞다리와 뒷다리의 길이는 거의 비슷한데요, 하지만 기린처럼 목을 받쳐야 해서 앞다리가 긴 동물도 아니고, 토끼처럼 도약을 위해 뒷다리가 월등히 긴 동물도 아닙니다. 다만 뒷다리가 약간 더 발달해 있어서 달릴 때 강한 추진력을 내도록 되어 있으며, 이는 말과 공통된 특징으로, 초식동물이 포식자를 피하기 위해 뒷다리 근육과 건이 강력하게 발달한 결과입니다. 또한 얼룩말은 사자나 하이에나 같은 포식자를 피해야 하므로 순간적인 가속 능력이 특히 중요합니다. 또한 가축화된 말은 인간의 용도(경주, 운송, 농경 등)에 맞게 체형이 인위적으로 개량되어 다리 길이나 근육 비율이 다양하게 발달했습니다. 반면 얼룩말은 야생에서 달리기와 회피 능력이 가장 중요했기 때문에, 전체적으로 앞다리·뒷다리 길이가 균형을 이루면서도 뒷다리의 힘이 조금 더 강조된 체형을 유지하고 있습니다. 감사합니다.학문 / 생물·생명25.09.0700
- 양의 꼬리는 왜 길까요???????양의 꼬리가 길다는 점은 의외로 진화적, 생리적 배경이 있는 특징인데요, 우선 중동·아프리카 지역 원산의 지방양과 같은 일부 품종은 꼬리에 많은 지방을 저장하는데요, 이는 건조한 환경에서 에너지원과 수분 대체 자원 역할을 해주어 생존에 유리했습니다. 또한 야생에서 꼬리는 곤충 쫓기, 신호 보내기, 달릴 때 균형 유지 등의 기능을 하며 대부분의 반추동물(소, 염소, 사슴 등)이 꼬리를 가지고 있듯, 양도 공통 조상으로부터 긴 꼬리를 물려받은 흔적입니다.반면에 현대의 양, 특히 메리노 품종은 털이 지나치게 길게 자라도록 개량되었는데요, 긴 꼬리 주변에 털이 덮이면 분변과 소변이 달라붙거나 파리구더기증 같은 심각한 질병이 발생할 수 있습니다. 그래서 꼬리 자르기가 사육 위생 관리 차원에서 전 세계적으로 이루어지고 있습니다.하지만 단순히 자르는 행위 자체는 후대에 유전되지 않는데요 즉, 꼬리를 자른다고 해서 그 새끼가 꼬리 없이 태어나지는 않습니다. 다만 선택적 교배를 통해 꼬리가 짧은 개체를 선호하여 번식시키면, 세대를 거치면서 꼬리가 짧은 품종으로 변할 수는 있습니다. 감사합니다.학문 / 생물·생명25.09.0700
- 오스트레일리아 정부 캥거루 사냥 허용네, 질문해주신 사항에 대해서 답변드리자면 호주는 넓은 초원과 목초지 환경에서 캥거루가 매우 빠르게 번식해 수년 주기로 개체 수가 급등과 급락을 반복하는 특성을 보이는데요, 이때 과잉 개체는 초지 황폐화, 농작물 피해, 생태계 독소화 등 부정적 영향을 초래하기 때문에 정부는 이를 관리하기 위해 개체 수의 최대 10~20% 범위 내에서 사냥 허가를 승인합니다. 뉴사우스웨일스(NSW), 빅토리아(Victoria), 퀸즐랜드(Qual.), 사우스오스트레일리아, 웨스턴오스트레일리아 등 여러 주 정부가 개체 관리를 위해 면허 소지자에게 사냥을 허용하고 있는데요, 이때 사냥은 고기나 가죽 유통 등의 상업적 목적 또는 농장주 요청에 의한 비상업적 방제 목적으로 허용되며, 상업적 사냥은 엄격한 National Code of Practice for the Humane Shooting of Kangaroos 기준을 따라야 합니다.현 시점에서 빅토리아의 경우, 2024–2028 관리계획에 따라 개체 수의 최대 10% 내에서 사냥 허가를 내고 있으며 실제로는 보통 할당량의 일부(약 30% 이하)만 사용되며, 대부분의 경우 사냥은 더 낮은 수준에서 유지됩니다. 반면에 일부 지역에서는 지자체나 지역 주민들이 상업적 사냥 규탄을 위해 캠페인 중입니다. 감사합니다.학문 / 생물·생명25.09.075.01명 평가00
- 아미노산의 흡광도 순서가 트립토판 티로신 페닐알라닌 순서인 이유는 무엇인가요?질문해주신 아미노산의 흡광도는 자외선 영역의 280 nm 부근에서 나타나는데요 이때 트립토판 > 티로신 > 페닐알라닌 순서가 되는 이유는 방향족 고리의 전자 구조적 차이와 파이 전자의 전이 가능성 때문입니다. 자외선 영역의 흡수는 주로 방향족 고리 내 파이 전자의 들뜸에 의해 일어나는데요 이때 고리에 치환된 원자의 종류, 전자밀도, 공명 구조가 달라지면 흡광 강도가 달라집니다. 우선 트립토판의 경우에는 인돌 고리 구조를 가지며, 방향족 고리에 이중고리(벤젠 + 피롤)가 결합되어 있는데요, 이때 피롤 고리의 질소 원자 전자쌍이 π 전자계와 공명할 수 있어, 전자구름이 가장 넓게 퍼집니다. 따라서 π-π* 전이 확률이 높고, 몰흡광계수(ε)가 가장 크기 때문에 세 아미노산 중에서 흡광도가 가장 큰 것입니다. 다음으로 페놀 고리를 가지며, -OH기가 전자 공여 효과를 나타내는데요, 이로 인해 고리의 전자구름이 트립토판보다는 덜하지만 페닐알라닌보다는 훨씬 크며, 공명 안정화도 가능합니다. 따라서 중간 정도의 흡광도를 가집니다. 마지막으로 페닐알라닌은 단순한 벤젠 고리 구조만을 가지며, 추가적인 전자 공여기(-OH, -NH 등)가 없는데요 따라서 전자밀도가 가장 적고, π-π* 전이 확률도 낮습니다. 따라서 세 아미노산 중 흡광도가 가장 약합니다. 감사합니다.학문 / 생물·생명25.09.0700
- 카이만은 왜 보통 악어들 답지 않게 아나콘다와 재규어같은 맹수에게도 약해요?카이만은 분명히 악어과 동물이지만, 말씀하신 것처럼 다른 대형 악어들에 비해 포식자에게 더 자주 당하는 편인데요, 우선 카이만은 소형~중형 악어류로, 보통 몸길이가 1.5~2.5m 수준이며, 큰 종이라도 4m 정도를 넘기기 어렵습니다. 반대로 아프리카 나일악어나 아메리카의 아메리카악어는 5m 이상까지 자라며, 체중도 훨씬 무겁기 때문에 따라서 체격 차이로 인해 방어력이 떨어지고, 다른 맹수의 표적이 되기 쉽습니다.물론 카이만도 악어답게 등에는 단단한 골편이 발달했지만, 대형 악어에 비하면 두께나 강도가 덜한데요, 턱 힘도 대형 악어에 비하면 상대적으로 약하기 때문에, 재규어 같은 포식자의 관자놀이, 두개골 물기 공격에 더 쉽게 제압당할 수 있으며 수달 무리나 아나콘다에게도 체구가 작아 제압당할 확률이 높습니다. 또한 카이만은 주로 아마존 유역의 하천이나 호수에 서식하는데, 이 지역은 포식자 다양성이 세계 최고 수준입니다. 같은 강에 재규어, 아나콘다, 거대한 수달이 공존하므로, 자연히 카이만이 그들의 먹이 목록에 포함될 수 있으며 반대로 아프리카의 나일악어 같은 경우는 워낙 거대해져서 성체가 되면 자신을 위협할 육상 포식자가 거의 없습니다. 감사합니다.학문 / 생물·생명25.09.075.01명 평가00