답변 내역
- 지렁이도 눈이 있는지 궁금합니다.?안녕하세요. 네, 질문해주신 것처럼 지렁이는 겉으로 보기에는 눈이 전혀 없어 보이며 물론사람이나 동물처럼 정교한 눈은 없습니다. 대신 빛을 감지할 수 있는 감각세포인 광수용체가 피부에 분포해 있는데요, 지렁이의 피부에는 빛에 민감한 세포가 흩어져 있어 밝고 어두움을 구별할 수 있습니다. 따라서 지렁이는 형체를 보는 시각은 없지만, 빛이 비치는 방향이나 강도의 변화를 감지할 수 있다고 보시면 됩니다. 특히 지렁이는 빛을 싫어해서, 햇볕에 노출되면 수분이 빨리 증발하고 포식자에게 노출되기 쉽기 때문에 다시 흙 속으로 파고들려고 합니다.또한 비 오는 날 지렁이가 땅 위로 나오는 이유는 비가 오면 흙 속에 물이 차면서 산소 공급이 부족해지기 때문인데요, 지렁이는 피부로 호흡하기 때문에, 숨쉬기 힘들어지면 땅 위로 올라옵니다. 동시에 빗방울이 땅을 치는 진동이 천적의 움직임과 비슷해 지렁이가 피난하는 행동을 하기도 하는 것입니다. 감사합니다.학문 / 생물·생명25.09.2100
- DNA가 손상되면 세포는 어떻게 반응하나요?안녕하세요. 네, 질문해주신 것처럼 생명체의 세포는 DNA에 손상이 생겼을 때 정교한 방어, 복구 체계를 가동하는데요 DNA는 유전정보를 담고 있기 때문에 손상이 누적되면 암이나 세포 사멸 같은 심각한 문제가 생기므로, 세포는 여러 수준에서 대응하게 됩니다.먼저 DNA가 복제되거나 분리되는 시점에 손상이 있으면 치명적이므로, 세포는 세포주기 검사점을 통해 일시적으로 분열을 멈추는데요, G1/S에서 DNA 복제 전에 손상 여부를 확인하고, G2/M에서 세포분열 전에 DNA 완전성을 점검하며 이 과정을 통해 손상이 복구될 때까지 분열을 지연시킵니다. 또한 손상의 종류에 따라 다른 복구 경로가 작동하는데요, 우선 산화, 알킬화 등으로 변형된 염기를 잘라내고 교체합니다.하지만 이때 만약 손상이 너무 크거나 복구가 불가능하다면 세포는 p53 단백질 같은 ‘종양 억제 인자’를 통해 세포자멸사를 택하는데요 이는 스스로 죽어 다른 세포와 유기체 전체를 보호하는 방식입니다. 세포가 보유하고 있는 이러한 체계 덕분에 대부분의 DNA 손상은 바로 복구되는데요 그러나 방어망이 실패하면 암, 신경퇴행성 질환, 노화 촉진 등으로 이어질 수 있기 때문에 DNA 손상 반응은 생명 유지에 핵심적인 보호 장치라고 할 수 있습니다. 감사합니다.학문 / 생물·생명25.09.2100
- OH는 이탈기로의 반응성이 좋지 않은 이유가 무엇인가요?안녕하세요. 네, 말씀해주신 것처럼–OH(하이드록실기)는 일반적으로 좋은 이탈기가 되지 못하는데요, 이는 이탈 후에 남는 종의 안정성 차이 때문입니다. 우선 할로젠화 알킬의 경우에는 예를 들어 –Cl, –Br, –I가 떨어져 나가면 각각 Cl⁻, Br⁻, I⁻가 되는데요, 이들은 음전하가 원자 전체에 안정적으로 분산되고, 전기음성도가 높으며, 물 같은 용매에 의해 잘 안정화되기 때문에 따라서 좋은 이탈기입니다. 반면에 –OH의 경우에는–OH가 단독으로 떨어지면 OH⁻(수산화 이온)이 되는데요, OH⁻는 강염기이고, 수용액에서 굉장히 불안정하게 작용하려 하며 반응 도중에 안정적으로 남아있기 어렵기 때문에 따라서 –OH는 좋은 이탈기가 아닙니다.따라서 유기반응에서는 –OH를 직접 이탈기로 사용하지 않고, 보통 더 좋은 이탈기 형태로 변환한 다음 반응을 진행하는데요, 산성 조건에서는 OH를 프로톤화하여 H₂O로 바꾸면, 물 분자가 떨어져 나가면서 안정한 중성 분자(H₂O)가 되므로 좋은 이탈기가 됩니다. 또는 특수 시약 처리를 할 수도 있는데요, TsCl나 MsCl 같은 시약으로 –OH를 tosylate(–OTs), mesylate(–OMs) 등으로 변환하면, 안정한 음이온으로 떨어질 수 있어 좋은 이탈기가 됩니다. 감사합니다.학문 / 화학25.09.215.01명 평가10
- 마음에 쏙!200
- 친핵성 치환 반응인 SN1 반응과 SN2 반응의 차이는 무엇인가요?안녕하세요. 네 질문해주신 것과 같이 SN1 반응과 SN2 반응은 유기화학에서 가장 대표적인 친핵성 치환 반응의 두 가지 기작인데요, SN1 반응은 2단계 반응으로 진행됩니다. 먼저, 이탈기가 떨어져 나가면서 카복양이온 중간체가 형성되는데요, 친핵체가 그 카복양이온에 결합하며 속도 결정 단계는 이탈기의 이탈이 일어나는 단계로 반응 속도는 기질에만 의존합니다. 특징은 카복양이온 안정성이 중요하다는 점으로 반응성은 3차 > 2차 >> 1차 > 메틸 순서로 나타납니다. 또한 평면 삼각형 구조의 카복양이온 형성 되며 이때 친핵체가 앞, 뒤에서 공격 가능하므로 입체화학적으로 라세미화가 발생합니다. 따라서 좋은 이탈기와 약한 친핵체여도 잘 진행됩니다. 또한 물과 에탄올 같은 극성 프로틱 용매에서 안정적으로용매가 카복양이온과 음이온을 안정화시킵니다. 다음으로 SN2 반응은 1단계 반응으로 친핵체가 전이상태에서 동시에 결합하면서 이탈기가 떨어져 나가는데요, 기질과 친핵체 모두 관여하기 때문에 2분자 반응이며 친핵체가 이탈기의 반대쪽에서 공격하여 탄소 중심이 반전된다는 특징이 있습니다. 또한 입체장애가 크면 반응 속도가 느려지는데요, 따라서 메틸 > 1차 > 2차 >> 3차 순서의 반응성을 나타냅니다. 게다가 강한 친핵체가 필요하며 극성 비양성자성 용매(DMSO, 아세톤, DMF 등)가 유리합니다. 감사합니다.학문 / 화학25.09.215.01명 평가10
- 고민해결 완료200
- 극성과 분자 간의 상호작용은 유기화합물의 끓는 점 및 녹는점에 어떠한 영향을 미치나요?안녕하세요. 질문해주신 극성과 분자 간 상호작용이 유기화합물의 끓는점과 녹는점에 미치는 영향은 우선 끓는점은 액체에서 기체로 넘어갈 때, 즉 분자 간 인력이 끊어지는 데 필요한 에너지와 직접 관련됩니다. 따라서 분자 간 상호작용이 강할수록 끓는점은 높아집니다. 분자 간 인력의 강도는 이온 결합 > 수소 결합 > 쌍극자-쌍극자 상호작용 > London 분산력 순서인데요, 예를 들어서 메탄(CH₄)은 무극성 분자로 분산력만 작용하기 때문에 끓는점이 약 –161 ℃로 매우 낮습니다. 다음으로 에탄올(CH₃CH₂OH)은 극성분자이고 수소결합이 작용하므로 끓는점 약 78 ℃인데요, 이처럼 수소 결합을 형성할 수 있는 극성 분자가 훨씬 높은 끓는점을 가집니다.즉, 극성이 클수록, 그리고 수소 결합과 같은 강한 분자 간 상호작용이 존재할수록 끓는점이 높아집니다. 감사합니다.학문 / 화학25.09.215.01명 평가10
- 마법같은 답변200
- 에틸렌 글리콜 용액을 자동차 부동액으로 사용하는 현상은 용액의 총괄성과 어떠한 관련이 있나요?안녕하세요. 네 질문해주사 것처럼 자동차에서 에틸렌 글리콜(C₂H₆O₂) 용액을 부동액으로 사용하는 현상은 바로 용액의 총괄성과 깊은 관련이 있는데요, 용액의 총괄성은 용질의 성질이 아니라 용질 입자의 수에만 의존하는 성질로, 대표적으로 증기압 내림, 끓는점 오름, 어는점 내림,삼투압이 있습니다. 자동차 냉각수에 에틸렌 글리콜을 섞으면 어는점 내림 현상이 나타나는데요, 순수한 물은 0 ℃에서 얼지만, 에틸렌 글리콜을 섞으면 용액의 어는점이 낮아집니다. 이는 용액 속에 용질 입자가 존재하면, 고체와 액체의 상평형을 유지하기 위해 더 낮은 온도가 필요하기 때문이며, 따라서 겨울철에 냉각수가 쉽게 얼지 않아 엔진이 손상되는 것을 막습니다. 다음으로 끓는점 오름 현상과도 관련있는데요, 물은 보통 100 ℃에서 끓지만, 에틸렌 글리콜이 들어간 용액은 끓는점이 더 높아지며, 이는 고온에서 냉각수가 쉽게 끓어 증발하는 것을 방지하여 여름철 엔진 과열을 예방합니다. 즉, 에틸렌 글리콜 용액이 부동액으로 작용하는 원리는 순수한 물보다 어는점은 내려가고, 끓는점은 올라가는 용액의 총괄성을 이용한 것입니다. 즉 자동차 부동액으로 에틸렌 글리콜을 사용하는 것은 어는점 내림과 끓는점 오름이라는 총괄성 현상을 응용한 것이라고 이해하시면 되겠습니다. 감사합니다.학문 / 화학25.09.2100
- 카이랄 중심을 갖지 않아도 거울상 이성질체가 존재할 수 있는 이유는 무엇인가요?안녕하세요. 네, 말씀하신 것처럼 카이랄 중심은 흔히 4개의 서로 다른 치환기가 결합된 탄소를 의미하는데요,. 그러나 분자가 반드시 카이랄 중심을 가져야만 거울상 이성질체가 생기는 것은 아닙니다.카이랄 중심 없이도 거울상 이성질체가 생기는 이유는 분자의 전체 대칭성이 chirality를 결정하기 때문인데요, 분자 전체가 내부 대칭면이나 반전 중심을 가지지 않으면, 카이랄 중심이 없더라도 거울상 이성질체가 존재할 수 있습니다. 대표적인 경우가 축성 키랄성으로, 이는 분자가 회전할 수 없는 축 때문에 서로 다른 공간 배열을 갖게 되는 경우입니다. 예시로는 알렌(allene, C=C=C)이 있는데요 중앙 탄소가 sp 혼성이고, 두 양 끝의 치환기들이 서로 직교하는 평면에 위치하며 따라서 끝 치환기들이 다르면 거울상 이성질체가 생깁니다. 이외에도 비페닐(biphenyl) 화합물이 있는데요, 두 페닐 고리가 입체적으로 회전할 수 없을 만큼 bulky한 치환기를 가지면, 왼쪽으로 꼬인 형태와 오른쪽으로 꼬인 형태가 거울상 이성질체로 존재하게 됩니다. 감사합니다.학문 / 화학25.09.2100
- 방향족 화합물이 특별히 안정적인 이유는 무엇이며 향이 나는 원리는 무엇인가요?안녕하세요. 질문해주신 것과 같이 벤젠을 포함한 방향족 화합물은 일반적인 알켄과 다르게 특별한 전자 구조 때문에 안정성이 높은데요, 이 성질을 방향족성이라고 합니다. 말씀해주신 것처럼 벤젠 고리에는 6개의 π 전자가 존재하는데, 이 전자들이 이중결합 위치에 국한되지 않고 고리 전체에 걸쳐 비편재화되어 있습니다. 즉, π 전자들이 고리 모양으로 퍼져서 전자 구름(π 전자 고리)을 형성합니다. 또한 방향족 화합물은 π 전자 수가 4n+2개일 때 특별히 안정한데요, 벤젠의 경우 π 전자가 6개(=4×1+2)이므로 안정성이 큽니다. 결과적으로 비편재화된 π 전자는 분자의 전체 결합 에너지를 낮추어, 마치 모든 탄소–탄소 결합이 단일 결합과 이중 결합의 중간 길이를 갖도록 만들며 벤젠은 일반적인 알켄처럼 쉽게 첨가 반응을 하지 않고, 대신 치환 반응을 주로 하게 됩니다. 또한 향이 나는 특성은 방향족의 기원과 관련이 있는데요, 역사적으로 19세기 초에 발견된 벤젠 유도체들은 실제로 특유의 냄새가 나는 경우가 많았습니다. 그래서 벤젠 고리를 가진 화합물들을 향기가 있는 화합물이라고 해서 방향족 화합물이라 부르게 된 것입니다. 또한 어떤 분자가 후각 수용체에 결합할 수 있는 특정한 구조와 극성을 가지면 향을 인지할 수 있는 것입니다. 감사합니다.학문 / 화학25.09.2100
- 알케인, 알켄, 알카인의 결합 특성과 분자 구조적 차이는 무엇인가요?안녕하세요. 네, 질문해 주신 알케인, 알켄, 알카인은 모두 탄화수소의 주요 계열이지만, 결합 특성과 분자 구조에서 차이가 있고, 그 결과 물리적 성질에도 차이가 나타나는데요 우선 알케인이란 탄소 원자 간에 σ(시그마) 단일 결합만 존재하는 탄화수소입니다. 이때 탄소는 sp³ 혼성을 하고, 네 개의 σ 결합을 형성하고 있으며 사면체형 구조를 이루고 있고, 결합각은 약 109.5°입니다. 회전이 자유로워 여러 입체 이성질체를 형성할 수 있다는 특성이 있습니다.다음으로 알켄은 이중 결합을 가지는 불포화탄화수소인데요, 탄소 원자 간에 하나의 σ 결합 + 하나의 π 결합으로 이루어진 이중 결합이 있습니다. 이때 이중 결합에 관여하는 탄소는 sp² 혼성을 하고, 세 개의 σ 결합과 하나의 π 결합을 형성하며 평면 삼각형 구조를 이루고 결합각은 약 120°입니다. 이때 π 결합 때문에 이중 결합 부위는 회전이 불가능하여 시스-트랜스 입체이성질체가 존재합니다. 마지막으로 알카인은 삼중 결합을 가진 불포화탄화수소로 탄소 원자 간에 하나의 σ 결합 + 두 개의 π 결합으로 이루어진 삼중 결합이 있으며 삼중 결합에 관여하는 탄소는 sp 혼성을 하고, 두 개의 σ 결합과 두 개의 π 결합을 형성합니다. 직선형 구조를 이루고 있고 이때 결합각은 180°이며 결합이 강하고 짧아 분자가 직선형으로 뻗는다는 특징이 있습니다.같은 탄소 수 기준으로는 알카인 ≥ 알켄 ≥ 알케인 순서로 약간씩 높아지는데요, 이는 알카인은 직선형 구조로 분자 간 상호작용인 분산력이 커지고, 알켄도 π 전자가 있어 분자 간 힘이 알케인보다 약간 크기 때문입니다. 또한 세 계열 모두 비극성 분자이지만, π 전자를 가지는 알켄과 알카인은 알케인보다 분극성이 커서 다른 극성 분자와의 상호작용 가능성이 조금 더 있습니다. 감사합니다.학문 / 화학25.09.2100
- 물 끓일 때요 뚜껑을 덮으면 더 빨리 끓는 이유가 뭘까요?안녕하세요. 네, 말씀해주신 것과, 같이 뚜껑을 덮느냐 안 덮느냐에 따라 물이 끓는 데 걸리는 시간이 크게 달라지는데요, 우선 물을 끓일 때 가열된 물 표면과 공기 사이에서 증발이 일어나는데, 증발은 열을 빼앗아가며 이를 기화열이라 합니다. 이때 뚜껑을 덮으면 수증기가 빠져나가지 못하고 내부에 머물면서 증발에 의한 열 손실이 크게 줄어드는데요, 또한 뚜껑이 단열 효과를 주어 냄비 위쪽으로 빠져나가는 대류와 복사에 의한 열 손실도 줄어듭니다. 따라서 같은 열을 가했을 때이더라도 뚜껑을 덮으면 물이 더 빨리 온도에 도달하는 것입니다.또한 부분적 압력 상승 효과도 있는데요, 우선 뚜껑을 덮으면 수증기가 쌓이면서 내부 압력이 약간 올라가는데 압력이 오르면 물의 끓는점도 조금 상승하게 되며, 물론 이 효과는 일반적인 냄비에서는 아주 미미합니다. 하지만 중요한 점은, 압력이 약간 올라가면 증발이 억제되어 물이 열을 잃지 않고 빠르게 가열된다는 점으로 즉, 끓는점 상승 자체보다는 증발 억제 효과가 더 크게 작용한다고 보시면 됩니다. 감사합니다.학문 / 화학25.09.2100