안녕하세요 송종민 전문가입니다. 많은 질문 바랍니다.
Q. 방에 숯을 놓아두면 재습기 역할을 하는데요, 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.숯에는 수많은 다공성 구멍이 있습니다. 이 구멍으로 먼지 및 습기를 집어넣거나 흡착시켜서 필터 및 제습기 역할을 합니다.
Q. 개미지옥 없애는 방법궁금합니다~
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.개미가 나오는 구멍을 찾아냈다면 에폭시 수지나 실런트를 사용해 구멍을 틀어막는 것도 고려해볼 수 있다. 그러면 개미가 같은 경로로 나오지 못하게 될 것이다.
Q. 계란을 부화할 수 있는 방법이 있나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.성공적으로 계란을 부화시키기 위해서는 내부 환경조건이 꼭 맞아떨어져야 한다. 부화기로 부화시킬 때도 이와 같다. 내부 환경조건을 최적의 상태로 조정해야 한다.'온도'. 계란을 부화시킬 수 있는 최적의 온도는 화씨 99도와 102도 사이(99.5도가 가장 이상적이라고 여겨짐) 이다. 화씨 97-103도 (섭씨 36-39도)에 미치지 못할 경우는 피하는 것이 좋다. 내부온도가 며칠 동안 최고온도를 초과했다면 부화률은 급격히 감소한다.[2]'습도'. 부화기 내부의 습도는 상대습도 약 50-65 퍼센트가 적당하다 (주로 60퍼센트가 이상적인 습도로 여겨짐). 수분은 계란을 놓는 쟁반 아래 물이 담긴 팬이 있어 이를 통해 공급받는다. 습도는 습구온도계나 습도계를 통해 측정할 수 있다.[2]1386020 10 이미지4계란을 고르라. 부화기 내부의 조건을 잘 조정하고 최소 24시간 동안 안정적인 알의 상태가 관찰되었다면 이제 계란을 정할 차례다. 여섯 개 이하는 너무 적으니 최소한 여섯 개 이상은 고르는 게 좋다. 만약에 계란을 두 개나 세 개만 골라서 부화시키는 데 그것들이 출하된 것들이라면 부화가 잘 되기 힘들 것이다. 운이 좋으면 한 마리 부화시키거나 아예 한 마리도 부화시킬 수 없을 지도 모른다.[2]유정란을 상온으로 만들어라. 유정란의 온도를 높이면 그 후에 온도변화의 빈도나 기간이 줄어든다.유정란들을 조심스럽게 부화기에 넣어라. 유정란들이 옆으로 누워 있도록 만들어야 한다. 각 유정란의 넓은 면이 비교적 뾰족한 면보다 살짝 위에 있어야 한다. 이는 반대의 경우가 되면 부화시기 때 유정란 안에 있는 병아리 태아가 배열을 잘못할 수 있고 울거나 알을 깨고 나오는데 어려움을 겪을 수도 있다.[1]1386020 11 이미지5유정란을 넣은 후에는 온도를 떨어뜨려라. 유정란을 부화기에 넣은 후에는 온도가 일시적으로 내려갈 것이다. 하지만 부화기의 온도를 제대로 측정했다면 다시 조정해줘야 한다.일시적인 온도 하강으로 인해 온도를 올려서는 안 된다. 그렇지 않으면 병아리 태아에게 해를 가하거나 심하면 죽일 수도 있다.1386020 12 이미지6날짜를 기록하라. 이렇게 함으로써 정확한 부화 날짜를 계산할 수 있을 것이다. 부화기의 온도가 최적으로 유지된다면 부화하는데 보통 21일 정도 걸린다. 오래된 알이나 차가워진 알, 온도가 너무 낮은 부화기에 있었던 알들은 부화는 하겠지만 늦게 할 것이다. 만약 21일이 되었는데 알이 아직 부화하고 있지 않다면 만약의 경우를 위해서 며칠 더 기다려보는 것이 좋다.1386020 13 이미지7매일 유정란을 뒤집어줘라. 다섯 번까지는 하기 힘들겠지만 일정한 간격으로 최소한 하루에 세 번은 알을 뒤집어 주는 것이 좋다. 유정란의 한 쪽 면에 X 표시를 해두면 뒤집은 면을 더 쉽게 확인할 수 있다. 표시를 해두지 않으면 어떤 면을 뒤집었는지. 어떤 면은 한번도 뒤집은 적이 없는지 등을 판단하기가 쉽지 않다.[1]유정란을 손으로 뒤집을 때는 항상 손이 깨끗한 상태여야 한다. 이를 지키지 않으면 박테리아를 옮기거나 알의 표면에 기름기를 남길 수도 있기 때문이다.18일까지는 유정란을 계속 뒤집어준다. 그런 후에는 병아리들이 스스로 알맞은 위치를 정할 수 있도록 뒤집는 행위를 그만둔다.1386020 14 이미지8부화기 안의 습도를 조절하라. 습도는 약 50에서 60퍼센트가 되도록 맞추되 부화 전 마지막 3일 동안은 65퍼센트까지 올려도 무방하다. 유정란의 종류에 따라서 필요한 습도는 달라진다. 부화장이나 구할 수 있는 문헌을 통해 유정란의 종류에 따른 부화법을 익히는 것이 좋다.[2]물을 넣는 팬에 들어있는 물을 주기적으로 갈아줘야 한다. 그렇지 않으면 습도가 지나치게 낮아질 것이다. 항상 따뜻한 물을 넣어주는 것도 잊지 말아야 한다.습도를 높이고 싶다면 팬에 스펀지를 넣어준다.습구온도계를 사용하여 부화기 내부의 습도를 측정하라. 온도계를 측정해 당시의 온도를 기록해둔다. 도표나 온라인 습도환산표, 책을 이용해 건구온도와 습구온도 사이의 관계에 따른 상대적 습도를 찾아본다.1386020 15 이미지9부화기 내부를 적당히 환기시켜줘라. 부화기의 양 옆면과 윗부분에는 통풍구가 있어서 공기가 순환할 수 있어야 한다. 최소한 통풍구가 부분적으로는 열려있는 상태여야 한다. 부화가 시작되면 환기를 더 많이 시켜줘야 한다.[2]1386020 16 이미지107일에서 10일이 지나면 불빛에 유정란을 비춰보라. 불빛에 유정란을 비춰보면 알 안에서 태아가 얼마나 자랐는지를 확인 할 수 있다. 7일에서 10일 후에는 태아의 발달 상태를 확인해야 한다. 이렇게 확인하면 부화 불가능한 유정란을 제거할 수 있다.[2]전등에 꼭 맞는 양철캔이나 박스를 찾는다.캔이나 박스에 유정란보다 지름이 작은 구멍을 뚫는다.전등을 켠다.부화기에 있는 유정란을 하나 골라 구멍이 없는 쪽을 잡는다. 유정란에 아무것도 보이지 않으면 아직 태아가 자라지 않았거나 아예 유정란이 아니라는 것을 나타낸다. 태아가 자라고 있다면 탁한 덩어리를 보게 될 것이다. 부화일이 다가올 수록 태아의 크기는 점점 커진다.태아가 보이지 않는 유정란은 부화기에서 제거한다.1386020 17 이미지11부화를 준비하라. 부화 예정일로부터 3일 전부터는 유정란을 뒤집어주는 행위를 멈춘다. 가장 성공가능성 있는 유정란은 24시간 이내에 부화할 것이다.부화 전에 유정란이 있는 쟁반 아래에 무명천을 놓아둔다. 무명천은 부화나 부화 이후에 떨어지는 계란껍데기나 다른 물질을 받는 데 사용된다.물이나 스폰지를 이용해 부화기 안의 습도를 높여준다.병아리가 부화하기 전까지는 부화기를 닫아둔다.
Q. 원자와 원자 구조에 대해 설명해주세요. 원자는 어떻게 구성되어 있으며, 원자 번호와 질량에 대한 개념을 알려주세요.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.원자핵과 핵 바깥의 전자를 구성요소로 하는 원자의 내부구조이다. 이 때, 핵 바깥의 전자의 상태는 오비탈함수로 주어진다. 전자의 에너지준위는 다양하지만 보통 바닥상태를 기준으로 원자구조를 표현하며, 전자의 양자역학적 상태는 주양자수, 방위양자수, 자기양자수와 스핀양자수의 조합으로 결정된다. 원자의 구조보통은 원자핵을 ＋Ze(Z는 원자번호, e는 전기소량)의 전하를 가지는 점전하(點電荷)로 보고, 이것이 만든 정전기장 속에 Z개의 핵외전자가 운동한다고 본다. 따라서 원자구조는 핵외전자의 양자역학적 상태, 즉 파동함수 또는 오비탈함수로 주어진다.간단하게는 각각의 전자가 핵과 다른 전자들이 만들어내는 평균적인 중심력장(中心力場) 안을 독립적으로 운동한다는 근사 개념을 써서, 이와 같은 1전자준위로서 가능한 준위(원자오비탈함수)를 에너지적으로 낮은 준위로부터 차례로 차지해나간 경우의 Z개인 전자의 상태배치의 전체로서 구조를 나타내는 방법이다. 따라서 보통 표시되는 원자구조는 그 원자의 바닥상태에 대응하는 전자배치로 되어 있다.원자 내와 같은 중심력장 안에서의 전자의 양자역학적 상태는 정수값을 취하는 3종류의 양자수(量子數), 즉 주(主)양자수 n, 방위(方位)양자수 l, 자기(磁氣)양자수 m과 반정수(半整數)인 스핀양자수 s의 조합으로 결정된다. 단, n은 1, 2, 3,…인 자연수이며, 이 n에 대하여 다른 양자수가 취할 수 있는 양·음의 정수값의 범위는 각각 0≤l≤n－1, －l≤m≤l, s＝±1/2이다.이들 전자의 에너지는 대체로 n과 l만으로 결정된다. n과 l이 결정된 상태, 즉 동일에너지 준위에 있으면서 m과 s가 다른 상태의 수는 2(2l＋1)개 있으며, 이들을 (n, l)각이라 한다. (n, l)각에 속하는모든 상태, 즉 2(2l＋1)개의 상태에 전자가 1개씩 다 들어간 상태를, 전자가 폐각을 이룬다고 한다. (n, l)각의 표시는 관습에 의해 n은 1, 2, 3,…으로 l은 0, 1, 2, 3,…에 대해 s, p, d7 f7…로 쓰는 것이 보통이다. 따라서 (1, 0)각은 1s로, (2, 0)각은 2s, (2, 1)각은 2p, (3, 0)각은 3s, (3, 1)각은 3p, (3, 2)각은 3d, (4, 0)각은 4s 등으로 표시한다. 원자의 바닥상태는 4개의 양자수, n, l, m, s에 의하여 정해진다.그리고 한 양자상태에는 1개의 전자만이 들어갈 수 있다는 파울리의 배타원리에 의해 가장 낮은 에너지준위부터 차례로 1개씩의 전자를 넣어 줌으로써 얻어진다. 따라서 일반적으로 원자구조는 몇 개의 폐각구조와 미완성인 전자각에 의해 구성되어 있다. 그 기법으로는 순서대로 한 줄로 늘어놓은 전자각의 어깨에 그 각 속에 들어 있는 전자수를 작게 쓰고 있다.11개의 핵외전자를 가지는 나트륨원자의 구조는 (1s)２(2s)２(2p)６(3s)１로 쓰게 된다. 실제로 원자스펙트럼의 연구에서 추측되는전자의 에너지준위를 채우는 방법에는 이와 같은 순서가 맞지 않을 때가 있다. 예컨대, 4s각에 3d각보다 전자가 먼저 들어간다거나 5s각에 4f각보다 먼저 들어간다든지 한다.이것을 고전적인 전자오비탈의 모형으로 설명한다면, n이 같으나 l이 큰 오비탈은 오비탈의 장축이 같으나 이심률(離心率)이 커져서 다른 전자오비탈을 관통하여 핵에 접근하기 때문에, 핵의 강한 인력을 받게 되어 낮은 에너지가 된다는 것이다.원자 번호란 주기율표(periodic table)에서 각 원소마다 주어진 원소 고유의 순번으로 원자 번호 1번 수소(Hydrogen, H), 2번 헬륨(Helium, He)부터 117번 테네신(Tennessine, Ts), 118번 오가네손(Oganesson, Og)에 이른다. 원자 번호는 주어진 원자의 원자핵 내 양성자 수(Z)와 같으며 원자는 전기적으로 중성이므로 원자가 갖는 전자의 수와도 정확히 일치한다. 원자의 원자 번호(Z)와 중성자의 수(N)를 알면 해당 원자의 질량수(A)를 알 수 있으며, 이때 질량수 A=원자 번호 Z+중성자 수 N이다. 원소의 기원을 이해하는데 있어 원자량보다 원자 번호가 기본이 되는데, 실제로 어떤 원소의 원자량은 정수보다 약간 크고, 또 어떤 원소의 경우 정수보다 약간 작다(즉, 원자량은 정수가 아니다). 이는 원소가 생성되는 핵융합 과정(수소 2개와 중성자 2개 융합을 통해 4He → C → O →Ne → Mg ... → Fe)에서 질량 일부가 에너지로 바뀌기 때문으로 주기율표상에서 수소에서 철로 가면서 원자량 값은 약간 크다가 점점 정수 이하로 내려가고 핵이 가장 안정한 철을 지나서는 정수로 다시 접근한다. 동위원소(isotope)는 원자핵 내 양성자의 수는 같지만 중성자의 수가 달라 질량수가 다른 원소 사이의 관계를 나타내며, 동위원소는 서로 양성자의 수가 같고 원자 번호는 양성자의 수로 결정되므로 동위원소는 서로 같은 원자 번호를 갖는다.
Q. 화학 반응과 반응식에 대해 알려주세요. 화학 반응은 어떻게 일어나며, 어떻게 화학 반응식을 작성하고 균형을 맞출 수 있는지 알려주세요.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.1. 화학 반응식이란 무엇인가요?화학 반응식은 화학 반응의 과정을 화학 식으로 나타낸 것입니다. 이는 원자, 이온, 분자, 전자 등의 화학적인 부호를 사용하여 화학 반응의 과정을 기술하는 방법입니다.2. 상태란 무엇인가요?화학 반응식에서 상태란 반응물과 생성물의 물리적인 상태를 나타내는 것입니다. 예를 들면, 고체(solid), 액체(liquid), 기체(gas), 수용액(aqueous solution) 등의 상태를 표시할 수 있습니다.3. 화학식이란 무엇인가요?화학식은 화학 반응식에서 사용되는 원자, 이온, 분자, 전자 등의 화학적인 부호를 말합니다. 화학식을 적절하게 사용하여 화학 반응식을 표시할 수 있습니다.4. 예시로 많이 나오는 화학 반응식이 어떤 것이 있는가요?- 산화-환원반응 (Redox reaction): Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu- 중화반응 (Neutralization reaction): HCl + NaOH → NaCl + H2O- 가수분해반응 (Decomposition reaction): 2H2O → 2H2 + O2- 침전반응 (Precipitation reaction): AgNO3 + NaCl → AgCl↓ + NaNO3- 이동반응 (Displacement reaction): Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu- 합성반응 (Synthesis reaction): 2H2 + O2 → 2H2O5. 화학 반응식을 적을 때 주의해야 할 점은 무엇인가요?- 원자 보존 법칙(Law of conservation of mass)을 지켜야 합니다.- 반응물과 생성물의 상태를 명확하게 표시해야 합니다.- 적절한 화학식을 사용하여 반응식을 표시해야 합니다.6. 그렇다면, 화학 반응식을 적는 방법을 간단히 설명해주세요.- 반응물을 왼쪽에, 생성물을 오른쪽에 적습니다.- 반응물과 생성물 사이에 반응 화살표(→)를 그립니다.- 반응물과 생성물의 상태를 적어줍니다.- 그리고 적절한 화학식을 사용하여 반응식을 완성합니다.7. 추가로 궁금한 점이 있다면 어디에서 찾을 수 있나요?화학 반응식과 관련한 자세한 내용은 교재나 인터넷 검색을 통해 찾아보실 수 있습니다. 또한, 화학 교사나 전문가에게 질문하거나 화학 실험실을 방문해 보는 것도 좋은 방법입니다.