안녕하세요 송종민 전문가입니다. 많은 질문 바랍니다.
Q. 표면장력이란 무엇을 말하는 것인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.실제로 컵에 물을 담아보면 일정 수준까지는 용기의 부피를 초과해도 인력 때문에 흘러넘치지 않는데, 이는 표면장력의 영향 때문이고 이때 (특히 물의 경우) 위쪽으로 볼록한 모습으로 보인다. 물론 표면장력을 넘기면 그대로 흐른다.액체의 부피를 측정할 때 유리 용기 쪽으로 수면(메니스커스)이 살짝 올라가는 현상을 볼 수 있다. 이는 물 분자들 사이의 인력(응집력)보다 물과 유리 사이의 인력(부착력)이 더 크기 때문이다. 물의 표면적을 넓히며 손해 보는 에너지만큼 용기와의 표면적을 넓히며 이득 보는 에너지가 있어서 더 안정해진다. 수은과 같이 표면장력이 매우 큰 액체의 경우 반대로 위로 볼록한 현상을 볼 수 있다. 이는 액체 분자 간의 인력이 액체 분자와 용기 사이의 인력보다 더 크기 때문이다.액체에 따라 인력이 다른 것처럼 표면장력 또한 다르다. 가장 표면장력이 높은 액체는 위에서 알 수 있듯이 수은으로, 금속 결합으로 인해 표면장력이 높다. 어느 정도냐면 수은을 바닥에 떨어뜨렸을 때 쇠구슬처럼 굴러다닐 정도다.[1] 물도 의외로 굉장히 표면장력이 높은 편인데, 이것은 물이 분자 간 수소 결합을 하기 때문. 또한 표면장력과 끓는점은 간접적으로 상관관계를 갖는데, 표면장력과 끓는점 모두 액체 분자 간의 인력과 양의 상관관계를 갖기 때문이다. 어떤 용질을 용매에 녹였을 때, 그 용매의 표면 장력은 변한다. 일반적으로는 표면장력이 감소한다. 용질과 용매 사이의 인력이 순수한 액체 분자 사이의 인력보다 크다 하더라도 용질을 중심으로 용매화(solvation)가 일어나며 용매끼리는 서로 같은 극끼리 만나게 되어 전체적으로는 인력이 감소한다.[2] 그 외에도 '표면활성물질' 혹은 '계면활성제' 라는 개념이 있다. 물과 기름을 섞어도 물끼리의 인력(표면장력)이 더 강해서 섞이지 않는다. 표면활성제가 첨가되면 표면활성제의 친유성 꼬리를 중심으로 활성제가 마이셀(micelle)을 형성하여 물끼리의 결합을 방해하고 물의 표면장력이 줄어들면서 섞이게 된다. 대표적인 표면활성물질이 비누나 샴푸 등의 세제다.
Q. 고분자와 저분자를 나누는 기준이 궁금합니다
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.고분자 물질은 저분자의 유기 및 무기 화합물보다 훨씬 큰 분자량을 가지고 있다. 고분자 화학은 화학의 한분야로서 고분자 물질의 합성, 구조, 화학적 성질 및 반응 등을 다루고 있다. 고분자 물질의 구조를 이루는 주요 원소에는 화학결합을 할 수 있는 원소가 모두 포함된다. 특히 탄소는 자기들끼리 결합하여 긴 사슬을 만들 수 있기 때문에 유기 고분자의 종류는 대단히 많다. 그러나 규소나 인의 유도체처럼 순수한 무기 또는 무기-유기 고분자도 있으며 이들도 고분자화학에서 다룬다. 그러나 이들중 규소 고분자를 제외하고는 그 수요가 아직은 많지 않기 때문에 주로 유기 고분자에 대해서만 언급하기로 한다. 물론 무기 유기 고분자 분야도 멀지 않은 장래에 급속히 발달하여 수많은 고분자가 개발 될 것이다.천연 고분자는 자연에서 얻을 수 있으며 또 생물학적으로도 중요한 물질이 포함된다. 그 보기로 단백질 핵산 다당류및 폴리소프렌 등을 들 수 있다. 이들 중의 어떤 것은 다소 변형된 형태로 합성 물질로서 이용되는데, 셀룰로스 유도체가 그 좋은 보기이다. 합성 고분자 분야는 지난 90여 년 동안 대단히 발전하여, 공업적으로 중요한 것들만을 열거하기도 어려울 정도로 그 종류가 대단히 많다. 요성 합성에서 알 수 있듯이 합성물질과 자연에서 얻은 화학물질은 화학적 구조의 차이가 없으며, 고분자화학에서도 이는 마찬가지이다.
Q. 북극 얼음이 녹은 양만큼 남극에서 얼음이 되나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.지구온난화로 인해서 북극 및 남극의 얼음이 녹고 있습니다. 모든 극지방의 얼음이 다 녹습니다.
Q. 화성에 대한 궁금증입니다. 알려주세요!
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.화성의 테라포밍(영어: Terraforming of Mars)또는 화성 개조는 화성을 지구와 비슷한 환경으로 만들어 인간이 살 수 있는 공간으로 만드는 프로젝트이다. 이 과정은 다양한 자원집약적 계획을 통해 지구의 현존하는 기후, 대기, 지표면의 재생과 새로운 생태계의 설치와 관련이 있을 것이다.화가가 그린 화성의 테라포밍화성은 행성 중 지구에서 2번째로 가깝고, 지구와 크기가 비슷해 그나마 중력의 정도가 비슷하고, 과거 지구와 유사한 환경이었을 것으로 추정되며, 지금도 유사한 점이 상대적으로 많기 때문에 환경을 바꾸기에 적합하다고 하여, 관련 분야에서 가장 많이 거론되고 있는 행성이다. 낮은 중력, 지구에 비해 낮은 빛 수준, 자기장 부족 등이 화성의 테라포밍에 어려움을 줄 수 있다.현재의 기술이 행성을 살 수 있는 환경으로 만들 수 있는지에 대해서는 의견이 분분하다. 다른 이의에는 지형 형성에 대한 윤리적 우려와 그러한 사업에 수반될 상당한 비용이 포함된다. 행성을 테라포밍하는 이유에는 지구의 자원 사용과 고갈에 대한 우려 완화와 다른 행성의 변화 및 후속 또는 동시 정착이 인류의 멸종 확률을 감소시킨다는 주장이 포함된다.
Q. 알코올은 몸에서 어떻게 분해가 되는건가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.술이 우리 몸에서 대사되는 데는 알코올을 독성물질인 아세트알데히드로 변화시키는 첫 번째 단계와 이 아세트알데히드를 무독성의 아세트산(초산)으로 변 화시키는 두번째 단계가 있다. 아세트알데히드는 독 성을 지니는 물질이기 때문에 다시 ALDH(아세트알 데히드 분해효소)에 의해 최종적으로 아세트산과 물 로 분해된 뒤 소변을 통해 배설된다. 따라서 술에 취 하다, 술이 깨다. 술에 약하다. 숙취로 고생하다 라는 말은 체내에 들어온 알코올이 아세트알데히드를 거 쳐 아세트산과 물로 분해되는 과정이 얼마나 빨리, 얼마나 제대로 일어나고 있는지를 나타내는 말이며 술 마신 다음 날 숙취가 생기는 것은 이런 독성 아세 트알데히드가 몸속에서 제대로 분해되지 않았기 때 문에 나타나는 것이다.