주기율표 17족 원소들을 할로젠 원소라고 부른는데, 무슨 이유로 그렇게 부르는지와 주로 어떤 화학적 특징이 있는지 궁금합니다.
안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.17족 원소는 할로젠 원소라고 하는데, 그리스어로 소금이나 바다를 뜻하는 하클스와 생성한다는 뜻의 게네스가 결합된 말입니다. 나트륨이나 칼륨 같은 알칼리 금속과 반응할 때 염화나트륨처럼 전형적인 화학적 염을 만드는 성질 때문에 19세기 화학자 함프리 데이비 등에 의해 명명되었습니다.주요 화학적 특징으로는 원자가 전자가 7개로 외부에서 전자 1개를 빼앗아 전하가 -1인 음이온이 되거나 1개의 공유 결합을 형성하려는 성질이 매우 강합니다. 따라서 단원자 상태로는 불안정하여 비공유 전자쌍을 제외한 1개의 홀전자를 서로 공유해 이원자 분자로 존재합니다. 또한, 주기율표 원소 중 전자를 끌어당기는 힘인 전기음성도가 가장 큽니다. 특히 플루오린은 전 원소 중 전기음성도가 4.0으로 가장 높습니다. 이외에도 알칼리 금속과 즉각 반응하여 이온 결합 화합물을 형성하며, 수소와 결합하면 수소 할로젠화물이 되어 물에 녹았을 때 강한 산성을 띱니다.
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화석을 시상화석과 표준화석으로 나누는 기준과 특징은 무엇인가요?
안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.화석을 표준화석과 시상화석으로 구분하는 핵심 기준은 해당 생물이 살아있던 생존 기간과 생명체가 퍼져 살았던 서식지 분포입니다.표준화석은 지층이 생성된 지질 시대를 구분해 주는 화석입니다. 특정 생물이 지구상에 출현하여 짧은 시기 동안 널리 번성한 후 빠르게 멸종했을 때 만들어진 화석입니다. 생존 기간은 짧고 서식 범위는 넓어야 한다는 조건이 필요합니다. 고생대의 삼엽충과 깁주어, 중생대의 암모나이트와 공룡, 신생대의 매머드와 화폐석처럼 특정 시대를 대표하는 생물들이 여기에 해당합니다.시상화석은 지층이 만들어질 당시의 기후나 지형 같은 퇴적 환경을 알려주는 화석입니다. 특정 생물이 온도나 수심, 습도 등 환경 변화에 매우 민감하여 특정한 장소에서만 살 수 있고, 그 환경이 지속되는 한 아주 오랜 세월 살아남을 때 형성됩니다. 따라서 표준화석과 반대로 생존 기간은 길고 서식 범위는 특정한 환경으로 좁아야 한다는 특징을 가집니다. 따뜻하고 얕은 바다에서만 사는 산호나, 온난하고 습한 육지에서 자라는 고사리가 대표적인 시상화석 입니다.
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핵발전은 다른 원소가 가닌 우라늄을 원료로 사요했는지 궁금합니다.
안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.핵발전에 우라늄을 주원료로 사용하는 가장 결정적인 이유는 우라늄의 동위원소인 우라늄-235가 자연계에 존재하는 유일한 자연산 핵분열성 물질이기 때문입니다.라듐이나 폴로늄 같은 대부분의 방사성 원소는 시간이 지나며 스스로 붕괴할 뿐, 중성자를 맞아 쪼개지면서 또 다른 중성자를 내놓는 지속 가능한 연쇄 핵분열을 일으키지 못합니다. 반면 우라늄-235는 중성자를 흡수하면 분열하면서 막대한 에너지와 함께 2~3개의 중성자를 방출해 연쇄반응을 이어나갈 수 있습니다.또한, 반감기가 짧고 방사능이 너무 격렬한 원소는 원자로에 넣기도 전에 강한 열과 방사선을 내뿜어 연료봉으로 가공하는 것 자체가 불가능합니다. 반면 우라늄-235는 반감기가 매우 길어, 핵반응을 유도하기 전까지는 상온에서 안정적이고 안전하게 채굴, 가공, 보관할 수 있습니다.결국 이런한 이유로 지구상에서 중성자을 붙여 곧바로 연쇄 핵분열을 시작할 수 있는 시작점은 우라늄이 유일합니다.
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질소비료가 귀했던 시기에 이를 대신하기 위해 콩과 식물들을 작물 주변에 심어 공급했다고 하는데, 그 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.질소는 식물이 생장하는 핵심 원소입니다. 콩과 식물이 질소 공급원으로 활용된 이유는 뿌리에 공생하는 뿌리혹박테리아가 공기 중의 질소를 식물이 흡수할 수 있는 형태로 바꾸어 주는 질소 고정 작용을 하기 때문입니다.공기의 약 78%는 질소 기체지만, 3중 결합을 하고 있어, 결합력이 매우 강해 일반적인 식물은 이를 직접 흡수하여 양분으로 쓰지 못합니다. 그런데, 뿌리혹박테리아는 콩과 식물의 뿌리에 기생하고 있어 콩과 식물로부터 광합성 산물을 제공받습니다. 그 대가로 공기 중 질소를 식물이 즉시 이용할 수 있는 암모늄이온 형태로 변환하여 공급합니다. 또한, 콩과 식물이 자라는 과정에서 뿌리 분비물을 통해 질소가 배출될 뿐만 아니라, 콩과 식물의 잎이나 뿌리가 땅속에서 부패하고 분해되면서 다량의 질소가 토양에 자연스럽게 축적됩니다.과거에는 이러한 원리를 이용해 옥수수나 벼처럼 질소를 많이 소비하는 작물 곁에 콩과 식물을 함께 심거나, 한 해씩 번갈아 심는 방식으로 화학비료 없이 토양의 지력을 유지했습니다.
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피부 미용을 위해 맞는 보톡스는 아주 독이 강한 물질이라고 하는데, 사실인가요? 어떤 성분이며 어떻게 피부 미용에 이용 될 수 있는 것인가요?
안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.보톡스의 주성분인 보툴리눔 독소는 치사량이 성인 기준 수십 나노그램에 불과할 정도로 지구상에 존재하는 자연 독소 중 가장 강력한 치명적인 신경독이 맞습니다. 하지만 미용 시술에는 치사량의 수만 분의 일 수준으로 정제 및 희석한 극미량을 사용하므로 안전합니다.보톡스는 클로스트리디움 보툴리눔이라는 균이 만드는 독소 중 A형 독소를 정제해 만드는데, 신경과 근육이 만나는 접합부에서 신경전달물질인 아세틸콜린의 분비를 차단합니다. 신호를 전달받지 못한 근육은 수축을 멈추고 일시적으로 이완되는데, 이 성질을 미용에 이용합니다. 주로 이마, 미간, 눈가 등 표정을 지을 때 과도하게 뭉치는 표정근에 주사하여 근육이 움직이지 않도록 만들어 깊은 주름이 잡히는 것을 막고 기존 주름을 펴줍니다. 또한, 근육이 아닌 피부 얕은 진피층에 잘게 나누어 주사하면 땀샘과 피지선의 신호를 차단해 피지 분비를 줄이고, 잔주름 개선, 모공 축소, 피부 결 정돈 및 매끈한 리프팅 효과가 있습니다. 턱, 승모근이나 종아리처럼 발달한 근육에 주사하여 근육 사용량을 줄임으로써 시간이 지나면서 자연스럽게 부피가 줄어들도록 만듭니다.
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이런 경우 어떻게 해야하나요…ㅠㅠㅜ
안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.질문자님께서 실수로 중량을 더 개량했더라도 전혀 문제없습니다. 다른 혼합물을 넣기 전 순수 가루 상태라면 지금 확실하게 밀봉해 놓으시면 주말에 사용하셔도 아무런 문제가 없습니다.보관하는 방법으로 드라이 이스트를 아직 안 넣은 경우는 지퍼백이나 밀폐 용기에 담아 공기를 잘 차단한 뒤 서늘한 실온이나 냉장 보관하시면 됩니다. 드라이 이스트까지 같이 섞은 경우는 고농도 소금과 이스트가 며칠간 맞닿아 있으면 이스트가 사멸할 위험이 있어서 지퍼백에 담아 냉동 보관하시고, 주말에 작업할 때 드라이 이스트를 1~2g 정도 더 추가해 주시는 것이 좋습니다.소금 중량이 4g에서 15g으로 약 3.75배 더 많이 들어갔네요. 주말에 작업하실 때 나머지 모든 재료를 기존 레시피의 3.75배로 추가해서 반죽하시면 간이 정확히 맞습니다.양이 조금 많더라도 소금빵은 완전히 구운 뒤 식혀서 냉동 보관해 두었다가, 먹기 직전 에어프라이어에 데워 드시면 갓 구운 맛 그대로 즐기실 수 있습니다.
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사람마다 머리카락이 자라는 속도가 다른가요? 다르다면 어떤 이유로 자라는 속도가 다른가요?
안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.사람마다 머리카락이 자라는 속도는 실제로 다릅니다. 일반적인 평균은 한 달에 약 1~1.2cm 정도이지만, 개인의 유전적 특성과 신체 상태에 따라 한 달에 1.5cm 이상 빠르게 자라기도 합니다. 이와 관련하여 설명해 드릴게요.머리카락 자라는 속도를 결정하는 주요 원인으로 첫째로 유전이나 이종적 특성에 따라 다릅니다. 머리카락 세포가 분열하는 기본 속도와 성장기의 길이는 유전자의 영향을 가장 크게 받습니다. 인종별로는 동양인의 모발 성장 속도가 한 달 평균 약 1.3cm 수준으로 서양인이나 흑인에 비해 가장 빠른 편입니다. 둘째로 연령과 호르몬에 따라 다릅니다. 신진대사가 활발한 15~30세 사이에 머리카락이 가장 빨리 자라며, 이후 나이가 들수록 모낭 세포의 분열 속도가 느려집니다. 또한 호르몬 분비가 왕성할수록 모유두 세포 활동이 자극받아 자라는 속도가 빨라집니다.셋째로 계절 및 기온에 따라 다릅니다. 봄과 여름에는 기온이 올라가면서 두피의 혈관이 확장되고 혈액순환이 촉진됩니다. 모낭으로 가는 영양분 공급이 원활해지기 때문에 겨울에 비해 봄·여름에 머리카락이 약 10% 정도 더 빠르게 자랍니다.마지막으로 영양 및 두피 건강에 따라 다릅니다. 머리카락의 주성분인 단백질, 비타민 B군, 아연이 풍부한 식단을 유지하고 수면이 충분하면 성장 속도가 빨라집니다. 반대로 스트레스나 다이어트로 영양이 불균형해지면 자라는 속도가 현저히 떨어집니다.
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페트병의 뚜껑을 꽉 닫아 놓았다가 열면 순간적으로 ‘푹’ 하는 소리가 나는 경우가 있는데, 병 안팎의 압력 차이가 소리를 만들어내는 것일까요?
안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.밀폐된 페트병 뚜껑을 열 때 나는 소리는 밀봉된 병 내부의 기체 압력과 외부 대기압이 순식간에 평형을 이루면서 공기가 급격히 빠져나가면서 나는 소리입니다.내부 압력이 외부보다 높은 경우로 탄산음료나 온도가 높아져 기체가 팽창한 페트병 내부는 대기압보다 훨씬 높은 압력을 유지하고 있습니다. 뚜껑을 열어 미세한 틈이 생기는 순간 고압 기체가 외부로 급격히 뿜어져 나오며 주변 공기를 강하게 밀어내 진동음을 만듭니다. 반대로 내부 압력이 외부보다 낮은 경우로 따뜻한 내용물을 담고 뚜껑을 닫은 뒤 식혔거나 냉장 보관으로 내부 기체가 수축하면 내부가 낮은 압력 상태가 됩니다. 이때 뚜껑을 열면 외부 공기가 병 안으로 순식간에 빨려 들어가면서 공기 분자끼리 충돌해 소리가 발생합니다.이외에도 압력 차이 때문에 수축하거나 팽창해 있던 플라스틱 재질이 뚜껑이 열림과 동시에 원래 모양으로 순식간에 튕겨 돌아가며 진동음이 나기도 합니다.결과적으로 병 안팎의 압력 차이가 순간적으로 해소될 때 발생하는 공기의 급격한 흐름과 진동이 소리를 만들어 내는 원인이 맞습니다.
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바닷물의 염전을 이용해 얻는 천일염은 태양열과 바람을 이용하여 해수 속 수분을 증발시켜 염분을 결정화하는 과정을 거칩니다. 이와 관련하여 설명해 주세요.
안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.염전에서 얻어지는 천일염은 바닷물을 단계별 염전에 가두어 태양열과 바람으로 수분을 증발시킨 뒤, 염화나트륨의 농도를 포화 상태까지 만들어 소금 결정만 선별적으로 추출하는 결정화 과정을 통해 만들어집니다.천일염 생산 과정을 보면, 밀물 때 바닷물을 저수지에 가두어 모래나 대형 이물질을 침전시키고, 바닷물을 얕고 넓은 증발지로 보내 수심을 얇게 유지하여 태양열과 바람을 직접 받아 수분이 계속 날아가면서 염도를 점차 높입니다. 염도가 25% 이상에 도달하면 소금이 결정화되는 결정지로 물을 옮겨, 포화 상태에 이르면 수면에 정사각형이나 피라미드 모양의 소금 결정이 형성되며 바닥으로 가라앉습니다. 결정화된 소금을 긁어모아 수확한 후, 창고에서 일정 기간 보관하며 쌉싸름한 맛을 내는 간수를 자연스럽게 빼내어 미네랄이 풍부한 소금을 얻습니다.
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수은온도계는 왜 수은을 온도측정 물질로 사용했나요?
안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.수은은 금속 중에 유일하게 액체 상태로 존재하며 온도 변화에 맞춰 상온에서 매우 균일하게 부피가 변하기 때문에 온도계에 사용할 수 있는 최적의 물질입니다. 또한, 유리 벽면에 들러붙지 않으면서 정밀한 측정을 가능케 하는 물리화학적 특성을 두루 갖추고 있습니다. 좀 더 자세히 설명해 드릴게요.수은은 온도가 1°C 상승할 때 부피가 비례하여 일정하게 늘어나, 부피 변화율이 구간마다 바뀌지 않는 정직한 선형 팽창 특성 덕분에 눈금을 등간격으로 나눌 수 있어 오차 없는 온도를 측정하기에 유리합니다. 또한, 수은은 내부 응집력이 유리와의 부착력보다 훨씬 커서 모세관 내부를 오르내릴 때 유리 벽면에 젖어 들거나 방울로 남지 않고 깔끔하게 이동하므로, 온도가 낮아질 때 잔여물에 의한 눈금 오차가 전혀 발생하지 않습니다. 이외에도 녹는점과 끓는점 사이의 간격이 넓어 액체 상태로 존재하는 온도 폭이 매우 길습니다. 물처럼 0°C 이하에서 얼거나 4°C 근처에서 부피가 거꾸로 커지는 역팽창 현상이 없어 넓은 온도 범위를 한 대의 온도계로 정밀하게 측정할 수 있습니다.이처럼 수은은 계측 성능만 놓고 보면 온도 측정에 가장 완벽한 물질이었으나, 온도계 파손 시 발생하는 수은 증기의 누적 독성과 미나마타 협약 등 환경 규제로 인해 현재는 전자식 및 적외선 온도계로 모두 대체되었습니다.
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