수영장에 가보면 물에서 강한 소독약 냄새가 나는 것을 느낄 수 있습니다. 이 소독약 냄새는 무엇이여, 어떤 화학적 작용을 하는지 궁금합니다.
안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.수영장에서 나는 특유의 독한 소독약 냄새는 염소 자체의 냄새가 아니라, 염소가 사람의 몸에서 나온 오염물질과 결합하여 생성된 클로라민이라는 부산물의 냄새입니다. 이와 관련하여 설명해 드릴게요.관리가 잘 되고 세균이 없는 순수한 염소 소독수는 의외로 강한 냄새가 나지 않지만, 염소가 오염물질과 결합해 변형된 물질을 클로라민이라고 하며, 이 화합물이 기화하면서 특유의 코를 찌르는 냄새와 눈 시림, 피부 자극을 유발합니다.따라서 소독약 냄새가 강하게 난다는 것은 수영장이 위생적으로 소독이 잘 된 상태가 아니라, 오히려 사람의 땀과 오염물질이 많아 소독제가 오염물질을 처리하느라 클로라민이 많이 쌓였다는 신호입니다. 이를 해결하기 위해서는 염소를 대량 투입하여 클로라민을 완전히 파괴하는 충격 소독이나 환기 작업을 진행해야 합니다.
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두부만들때 넣는 간수는 무엇이며, 어떤 작용을 한 것인가요?
안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.간수는 바닷물에서 천일염을 결정화해 석출시킨 뒤 남은 쓴맛이 나는 투명한 액액로 염화마그네슘이 주성분이며, 염화칼슘, 황산마그네슘 등이 포함되어 있습니다.간수가 콩물을 두부로 만드는 원리는 콩을 갈아 만든 콩물 속 단백질은 마이너스(-) 전하를 띠고 있습니다. 서로 밀어내는 반발력 때문에 단백질 입자들이 뭉치지 않고 물속에 고르게 떠 있는 액체 상태를 유지합니다. 콩물에 간수를 넣으면 간수 속의 플러스(+) 전하를 띤 마그네슘과 칼슘 이온이 단백질의 마이너스(-) 전하를 중화시킵니다. 밀어내던 힘이 사라진 단백질 분자 사이를 양이온이 서로 연결해 줍니다. 단백질들이 순식간에 서로 단단히 결합하면서 3차원 그물망 구조를 형성하여, 이 그물망이 물과 콩의 지방 성분을 내부에 가두면서 몽글몽글한 젤 형태로 변하게 됩니다.간수를 넣고 가만히 두면 맑은 윗물과 함께 단백질이 엉겨 붙어 순두부가 됩니다. 이를 베틀에 받쳐 무거운 돌로 눌러주면 내부의 수분이 빠져나가면서 단단하고 고소한 모두부가 완성됩니다.
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수박을 달게 먹으려면 약간의 소금을 쳐주면 단맛이 강해진다고 합니다. 어떤 이유에서 소금을 넣으면 단맛이 강해지는지 화학적으로 설명 부탁드려요.
안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.수박에 소금을 살짝 치면 단맛이 더 강하게 느껴지는 이유는 미각 수용체의 생화학적 활성화와 뇌의 미각 대비 효과가 복합적으로 작용하기 때문입니다.혀의 단맛 감지 세포에는 단맛 수용체 외에도 당을 세포 안으로 운반하는수송 단백질이 존재하는데, 나트륨 이온이 함께 존재할 때 당류 입자를 세포 내부로 훨씬 더 강력하게 끌어당깁니다. 소금에서 나온 나트륨 이온이 단맛 수용체의 당분 흡수와 신경 전달 작용을 촉진하면서, 뇌로 전달되는 단맛 전기 신호 자체가 증폭됩니다. 사람의 뇌는 서로 다른 미각 자극이 동시에 들어올 때 시너지를 일으키는데, 소금을 짠맛이 겨우 느껴질 정도의 아주 미량만 뿌리면, 뇌는 미세한 짠맛 자극을 바탕으로 수박의 주된 자극인 단맛을 상대적으로 훨씬 극대화하여 인지하게 되는 것입니다.또한, 나트륨 이온은 혀에서 미세한 쓴맛이나 떫은맛을 느끼는 수용체를 차단하는 성질이 있어 소금을 약간 뿌리면 단맛 본연의 풍미가 더욱 깨끗하게 부각됩니다.
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압력밥솥은 왜 일반 냄비보다 밥이 빨리 되나요?
안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.압력밥솥이 밥을 빠르게 짓는 원리는 뚜껑을 밀폐시켜 내부 압력을 높임으로써 물의 끓는점을 높이고, 고온의 열과 수분을 쌀알 내부로 빠르게 침투시키기 때문입니다. 이와 관련하여 좀 더 자세히 설명해 드릴게요.물이 끓는다는 것은 수증기압이 외부 공기가 누르는 대기압과 같아지는 상태를 말하는데, 일반 대기 상태에서는 100도에서 두 힘이 같아져 물이 끓지만 압력밥솥을 밀폐하면 물이 증발하면서 생긴 수증기가 안에 갇혀 내부 압력이 공기 눌림의 약 2배까지 증가합니다. 압력이 훨씬 강해졌기 때문에, 물 분자가 기체로 튀어나가려면 더 많은 열에너지를 흡수하여 온도를 높여야 하기 때문에 물이 약 120가 되어서야 끓기 시작합니다.따라서 조리 온도가 높아지면 화학적 반응과 열전달 속도가 빨라지면서 쌀의 딱딱한 전분 구조가 열과 수분을 흡수하여 부드럽게 변하는 작용이 순식간에 일어나며 높아진 내부 압력이 뜨거운 수증기를 쌀알 속까지 강력하게 밀어 넣으므로 속까지 익는 시간이 훨씬 빨라집니다.
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포름알데히드라는 물질은 무엇이며 원래 어떤 용도로 사용되는 것인가여?
안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.포름알데히드는 특유의 자극적인 냄새가 나는 무색 기체로, 물에 녹인 수용액인 포르말린으로 더 잘 알려진 화학물질입니다. 좀 더 자세히 설명해 드릴게요.포름알데히드의 원래 용도는 단백질을 응고시켜 부패를 막는 성질이 매우 강해 병리 조직 표본 보존, 생물학 실험용 교구 고정, 의학용 시신 방부 처리 등에 사용되며, 건축 자재 및 접착제 수지 등의 원료로 널리 쓰이며, 흔히 말하는 새집증후군의 대표적 원인 물질입니다. 하지만, 세계보건기구 산하 국제암연구소가 지정한 1군 발암물질로, 인체 노출 시 호흡기 손상 및 암을 유발할 수 있어 식품 가공 및 보존용 사용은 전 세계적으로 전면 금지되어 있습니다.중국 배추 관련 이슈의 내용은 중국에서 배추가 상온 유통 과정에서 금방 시들거나 물러지는 것을 막기 위해 불법 방부제로 배추 뿌리 부분을 포름알데히드 용액에 푹 담갔다가 꺼내어 적재 및 유통하는 충격적인 영상이 공개되며 파문이 일었습니다. 섭취시 매우 위험하기 때문에 우리나라 식약처에서 해당 배추의 국내 수입 여부를 조사하고 통관 검사를 강화하였습니다.
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신발을 신고 오래 걸으면 신발 안쪽에 냄새가 생기는데, 땀 자체에서 냄새가 나는 것인지 아니면 다른 미생물이 영향을 주는 것일까요?
안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.신발 안쪽에서 나는 꼬릿한 냄새의 진짜 원인은 땀 자체가 아니라, 땀과 피부 각질을 먹고 자라는 세균이 원인입니다. 발바닥의 땀샘에서 나오는 땀은 99% 이상이 물이며, 약간의 소금과 전해질, 유기물만 포함되어 있어 배출 직후에는 아무런 냄새가 나지 않습니다. 신발을 신고 오래 걸으면 땀으로 인해 내부 습도가 올라가고 체온으로 따뜻해지며 밀폐되면 발 표면에 상주하는 세균이 폭발적으로 증식하기에 좋은 조건이 됩니다. 증식한 세균들은 땀 속의 아미노산과 불어난 발바닥의 각질을 영양분으로 삼아 섭취한 뒤, 이를 분해하면서 악취를 풍기는 화학 물질을 배출합니다.악취 샘의 주요 물질로 이소발레르산은 특유의 꼬릿한 치즈 냄새와 청국장 냄새를 만드는 발냄새의 주범이며, 프로피온산은 시큼한 식초 냄새를 유발하는 유기산입니다. 메탄티올은 세균이 발톱 사이나 피부의 단백질을 분해할 때 생기는 황 화합물로, 썩은 양파나 가스 같은 강한 악취를 만듭니다.결국 땀은 세균에게 수분을 공급해 주는 역할을 할 뿐이며, 실제 악취는 땀을 먹고 부산물을 내놓는 미생물의 대사 과정에서 발생합니다.
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화장품 원료를 크림에 섞어바르는 형태
안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.결론부터 말씀드리면 원료 중심 앰플은 피부 컨디션에 맞춘 가성비 관리에 유용하지만, 성분 안정성과 흡수 기술 측면에서는 기성 완제품과 명확한 차이가 있습니다. 원료용 앰플의 장점은 불필요한 향료, 색소, 유화제 등을 배제할 수 있어 특정 성분에 민감한 피부에 유용하며, 기존에 쓰던 크림의 보습과 영양감을 저렴한 가격으로 사용할 수 있습니다. 하지만 수분 제형의 원료 앰플을 유분이 많은 크림에 많이 섞으면 크림의 유화(가 깨져 겉돌거나 유효 성분을 흡수하지 못합니다. 순수 비타민 C 같은 산성 원료는 pH 레벨이 맞춰진 제품으로 써야 효과가 좋으며, 일반 크림과 섞이면 산도가 낮아져 유효 성분으로서의 효과가 크게 떨어질 수 있습니다.판테놀, 나이아신아마이드, 병풀추출물, 히알루론산처럼 순하고 보습이나 진정에 도움 되는 성분은 섞어 쓰기 매우 좋습니다. 반면 순수 비타민 C, 레티놀, AHA/BHA 같은 고기능성 성분은 기술적으로 안정화된 기성 완제품을 구매해 사용하는 것이 좋습니다.
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화학이나 물리 탐구 주제 추천해주세요.
안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.질문자님께서 화학에 대한 관심이 많으시네요. 꾸준히 공부하셔서 원하는 꿈 이루셨으면 좋겠습니다.제가 추전해 드리고 싶은 주제로 폐금속과 과일을 활용한 친환경 전지 제작 및 에너지 전환 효율 비교입니다.관련 개념은 산화-환원, 전기 에너지를 비롯한 에너지 전환, 신재생 에너지와 연관성이 많으며,고1 탐구에서 과일 수액과 다양한 폐금속(아연, 구리, 알루미늄 캔 조각)을 조합하여 전지를 만들고, 금속 종류에 따른 전압과 유도 전류 발생 효율을 비교합니다. (버려지는 캔을 재활용해 비상용 전지 만들기)2~3학년 연계과목으로 화학Ⅰ에서 금속의 반응성 순위와 산화수 화학Ⅱ와 물리학Ⅰ에서는 갈바니 전지(전기화학) 및 에너지 변환 효율 분석으로 해서 융합탐구로 차세대 친환경 이차전지 소재 탐구를 연관지을 수 있습니다.제가 조금이라도 도움이 되었으면 좋겠네요..
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페놀프탈레인은 왜 산성에서는 무색이고 염기성에서는 붉은색이 되나요?
안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.페놀프탈레인의 색 변화는 수소 이온 농도에 따라 분자 중앙의 락톤 고리가 열리고 닫히면서 전자의 이동 범위인 공액계가 변하기 때문입니다. 이와 관련하여 좀 더 자세히 설명해 드릴게요.먼저, 산서과 중성 환경에서는 락톤 고리가 닫히면서 전자를 들뜨게 하는 데 매우 큰 에너지가 필요하므로 사람이 볼 수 있는 가시광선이 아닌 자외선 영역의 빛만 흡수하고 가시광선은 그대로 통과하여 눈에 무색 투명하게 보입니다.반면, 염기성 환경에서는 락톤 고리가 열리면서 전자가 움직일 수 있는 공간이 넓어져 빛을 흡수하는 데 필요한 에너지가 줄어들어 가시광선 영역 중 녹색 빛을 흡수하게 되며, 이 빛이 빠져나가고 남은 보색인 붉은색이 우리 눈에 도달하여 붉게 보이는 것입니다. 하지만 수산화 이온이 과도하게 많아지는 초강염기성 환경에서는 연결되었던 공액계가 다시 깨지면서 붉은색을 잃고 다시 무색이 됩니다.
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콜라에 멘토스 사탕을 넣으면 거품이 폭발하듯 솟구쳐 오르는 것을 볼 수 있는데요. 어떤 이유에 의해서 거품이 발생하는지 궁금합니다.
안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.콜라에 멘토스를 넣었을 때 폭발하듯 거품이 솟구치는 것은 화학 반응이 아니라, 탄산가스가 순식간에 기체로 분리되어 나오는 물리적 핵생성 현상 때문입니다. 멘토스의 표면은 눈으로 보기엔 매끄럽지만, 현미경으로 보면 수많은 미세한 구멍과 주름으로 가득 차 있어 콜라 속에 높은 압력으로 녹아 있던 이산화탄소 분자들이 이 구멍에 모여들어 순식간에 기체 방울로 형성되는 핵생성 자리 역할을 합니다. 액체의 표면장력이 강하면 기포가 쉽게 커지지 못하지만 멘토스 표면의 젤라틴 성분이 콜라의 표면장력을 크게 떨어뜨립니다. 그 결과 탄산가스가 저항 없이 폭발적으로 거품을 형성하며 부풀어 오르게 됩니다. 밀도가 높은 멘토스가 콜라 병 바닥까지 빠르게 가라앉으면서 바닥에서부터 위쪽까지 콜라 전체에 걸쳐 기포가 연쇄 반응을 일으키면서 짧은 순간 발생한 엄청난 양의 거품과 액체가 한꺼번에 몰리면서 압력에 의해 분수처럼 솟구쳐 오르는 것입니다.
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