Doctor of Public Health 전상훈입니다
Q. 식물은 어떻게 토양 속에서 필요한 영양분을 흡수하나요?
안녕하세요. 식물이 토양에서 필요한 영양분을 흡수하는 과정은 식물의 생존과 성장에 매우 중요하며, 이 과정은 식물의 뿌리 구조와 세포 수준에서 일어나는 다양한 생화학적 및 물리적 상호작용에 의해 이루어집니다. 먼저, 식물의 뿌리는 주로 물과 무기 영양소를 흡수하는 기능을 담당합니다. 뿌리의 구조는 크게 주 뿌리와 뿌리털로 나뉘어 있으며, 이들 각각이 특정한 역할을 합니다. 주뿌리는 식물을 토양 속에 고정시키고, 물과 함께 영양분을 깊은 곳에서 흡수하는 역할을 합니다. 뿌리털은 주로 뿌리의 표면적을 크게 확장하여 물리적 접촉 면적을 넓혀, 토양 중의 물과 무기물을 효율적으로 흡수할 수 있도록 돕습니다. 영양분의 흡수 과정은 주로 확산과 적극적 수송(Active transport)을 통해 이루어집니다. 확산은 농도 차이에 따라 자연스럽게 영양소가 높은 농도에서 낮은 농도로 이동하는 현상을 말하며, 이는 주로 수동적인 과정입니다. 반면, 적극적 수송은 에너지를 사용하여 농도 경사를 거슬러 영양소를 뿌리 세포 안으로 이동시키는 메커니즘입니다. 이 과정에서 ATP(아데노신 삼인산)와 같은 에너지 화폐가 사용되며, 특정 미네랄 이온들이 세포막의 펌프와 채널을 통해 뿌리 내부로 운반됩니다.
Q. 실제로 기나 마나 같은 것이 존재하는 걸까요?
안녕하세요. 기(氣)나 마나라는 개념은 주로 동양의 문화 및 신화, 판타지 문학에서 찾아볼 수 있는 요소들입니다. 이러한 개념은 주로 인체의 생명력이나 에너지를 형상화한 것으로, 현대 과학에서는 실제 물리적 현상으로 증명되거나 인정되지 않습니다. 기는 주로 중국 철학 무술, 의학에서 중요한 개념으로 자리잡고 있습니다. 이를 통해 인체의 건강을 조절하거나 무술 기술을 향상시키는데 사용된다고 여겨집니다. 한의학에서는 기의 흐름을 조절하여 건강을 도모하는 여러 방법들이 사용되고 있습니다. 예를 들어, 침술은 인체의 특정 포인트에 침을 놓아 기의 흐름을 조정하여 건강을 개선한다고 합니다. 마나는 서양 판타지나 게임에서 흔히 볼 수 있는 개념으로, 마법이나 초자연적 능력을 사용할 때 필요한 에너지를 지칭합니다. 이는 주로 허구의 세계에서 사용되는 개념이며, 실제 세계에서는 과학적 근거가 없습니다.
Q. 가솔린이 산소와 만나 산화되는 과정은 어떻게 진행되나요?
안녕하세요. 가솔린이 산소와 반응하여 산화되는 과정은 주로 연소 반응을 통해 진행됩니다. 이 반응은 연료인 가솔린이 산소와 만나 열과 빛을 발생시키면서 에너지를 방출하는 화학 반응입니다. 이때 주로 이산화탄소(CO₂)와 물(H₂O)이 생성됩니다. 이 과정은 화학적으로 '완전 연소'라 할 수 있으며, 이상적인 상태에서는 탄소와 수소가 완전히 산소와 결합하여 이산화탄소와 물만을 생성합니다. 가솔린의 산화 반응을 나타내는 화학식은 대략적으로 C₈H₁₈ + 12.5O₂ → 8CO₂ + 9H₂O 로 표현할 수 있습니다. 여기서 C₈H₁₈는 가솔린을 대표하는 옥탄의 화학식이고, O₂는 산소, CO₂는 이산화탄소, H₂O는 물을 나타냅니다. 가솔린의 산화를 방지하기 위해서는 가장 먼저 산화 방지제(antioxidants)를 사용 하는 방법이 있습니다. 연료에 첨가되어 산화를 늦추거나 방짛라여 저장수명을 연장시키는 역할을 합니다. 가솔린이 공기와 직접적으로 접촉하는 것을 최소화하여 산화를 방지할 수 있습니다. 높은 온도는 산화를 촉진할 수 있으므로, 가솔린을 시원하고 건조한 곳에 보관하는 것이 산화를 방지하는데 도움이 됩니다.
Q. 어떤 종류의 이물질이 탄산수의 표면 장력을 감소시키나요?
안녕하세요. 탄산수의 표면 장력을 감소시키는 이물질은 주로 계면활성제(surfactants)로 분류됩니다. 이 계면활성제는 물과 기름 사이의 경계에서 작동하여 물의 표면 장력을 감소시킵니다. 이들은 물 분자들 사이의 인력을 감소시켜 물의 표면이 더 쉽게 퍼지게 만듭니다. 이물질 중에서 특히 비누나 세제와 같은 계면활성제가 표면 장력을 감소시키는 효과가 높습니다. 이들은 수소성(친수성) 머리와 소수성 꼬리를 갖는 분자 구조를 가지고 있어 물과 기름 사이에 자리잡아 물의 표면 장력을 감소시킵니다. 하지만 모든 이물질이 표면 장력을 감소시키는 것은 아닙니다. 이물질의 화학적 성질에 따라 표면 장력에 미치는 영향이 다르며, 일부 물질은 표면 장력을 증가시킬 수도 있습니다. 염분이나 당류와 같은 이온성 또는 극성 물질은 표면 장력을 증가시키는 경향이 있습니다. 따라서, 특정 이물질이 탄산수의 표면 장력에 미치는 영향은 그 화학적 특성에 따라 결정됩니다.
Q. 설탕이 산화환원 반응에 어떻게 참여할 수 있나요?
안녕하세요. 자당은 보통의 환경에서는 환원성이 강하지 않은 비환원당으로 분류되지만, 특정 조건 하에서는 산화환원 반응에 참여할 수 있습니다. 자당의 분자 구조에서는 각 당 분자(글루코스와 프럭토스) 사이의 글리코사이딕 결합이 존재합니다. 이 결합은 자당이 환원당으로 작용하지 못하게 합니다. 그러나 특정 강력한 산화제의 존재 하에서 자당 분자의 일부가 산화되어 환원성을 띨 수 있습니다. 예를 들어, 과망간니즈산 칼륨(MnO₄⁻)과 같은 강력한 산화제는 자당을 산화시켜 다양한 화합물로 분해할 수 있습니다. 이 과정에서 과망가니즈산 이온은 전자를 받아 MnO₂와 같은 저발염 상태로 환원되면서 용액의 색이 변합니다. 이런 반응에서 자당은 산화제로부터 전자를 빼앗기며 산화되고, 결과적으로 산화제는 환원됩니다.