Doctor of Public Health 전상훈입니다
Q. 유기화학 공명구조 그림이 안되는 것 질문
안녕하세요. 1. 좌측 빨간색 표시된 구조의 문제점 - 벤젠 고리의 공명 성질 유지 문제 공명 구조에서는 π 전자들이 원래의 공명 형태를 유지하면서 재배열되어야 합니다. 그러나 이 구조에서는 벤젠 고리 내의 전자들이 부자연스럽게 재배치되면서, 벤젠의 공명 안전성이 훼손됩니다. 벤젠(Benzene, C₆H₆)은 고리형 π-전자 분포를 가지는 공명 안정성(Resonance Stability)이 높은 구조입니다. 하지만, 해당 구조에서는 질소에서 유도된 전자가 벤젠 고리 내에서 비효율적으로 재배열되어, 올바른 공명 상태를 형성하지 못하는 형태가 됩니다. - 형식전하(Formal Charge)의 비논리적인 배치 공명 구조에서는 형식전하의 총합이 변하지 않아야 하지만, 이 구조에서는 형식전하가 비대칭적으로 분포하여 실제 존재 가능한 전자 분포와 맞지 않습니다. 특히, 벤젠 고리 내에 존재하는 전자의 밀도가 비정상적으로 바뀌면서, 실제로 발생할 가능성이 낮은 불안정한 구조가 형성됩니다. - 질소(N = N = N) 트리니트로 구조의 불안정성 질소-질소 결합의 경우 삼중 결합이 포함된 안정적인 형태를 유지하는 것이 일반적입니다. 그러나 해당 구조에서는 질소 간 결합이 기존의 공명 구조에서 나타나는 패턴과 다르게 재배치되며, 이는 일반적으로 인정되는 공명 구조에서 벗어난 형태입니다. 2. 우측 빨간색 표시된 구조의 문제점 - 전자의 이동 경로가 공명 구조의 규칙을 따르지 않음 공명 구조는 π 전자와 비공유 전자쌍(lone pair)의 이동을 통해 전자 구름이 재배치되는 과정이어야 합니다. 그러나 이 구조에서는 비공유 전자쌍이 부적절하게 공유 결합을 형성하려고 시도하는 형태로, 일반적인 공명 메커니즘에 맞지 않습니다. - 벤젠 고리 내의 전자 밀도 불균형 공명 구조는 안정성을 유지하기 위해 가능한 한 대칭적으로 전자 구름을 유지해야 하지만, 해당 구조에서는 벤젠 고리 내 전자의 흐름이 비정상적으로 흐려지면서 기존의 공명 성질을 크게 훼손합니다. 특히, 벤젠의 π 전자들이 특정 방향으로만 과도하게 집중되면서, 벤젠의 공명 에너지를 증가시키고 불안정한 상태를 유도합니다. 3. 공명 구조의 전하 보존 법칙 위반 공명 구조에서는 전체 분자의 형식전하 합이 유지되어야 하지만, 해당 구조에서는 전하가 예상보다 과도하게 분산되며, 특히 질소 부분에서 전자의 과도한 집중이 발생합니다. 결과적으로, 전하 균형이 맞지 않아 공명 구조로 성립하기 어렵습니다.
Q. 유기화학 공명구조 그림이 안되는 것 질문
안녕하세요. 질문 1 : 1. 오존(O₃) 공명구조에서의 오류 첫번째 빨간 글씨로 표시된 구조는 O = O - O⁻ 형태를 가지며, 이는 공명 구조가 될 수 없습니다. 그 이유로는 산소 원자의 형식전하(Formal Charge) 배분 문제와 전자밀도의 이동이 잘못된 것입니다. 공명 구조에서는 전자 밀도의 재배치가 이루어지지만, 전체적인 형식전하의 패턴은 유지되어야 합니다. 답안에 제시된 공명 구조에서는 하나의 산소 원자가 +1 전하, 다른 하나가 -1 전하를 띠고 있으며, 이는 일반적으로 성립 가능한 공명 패턴입니다. 하지만, 빨간 글씨로 표시된 구조는 O = O - O⁻ 형태로 되어 있어, 전하가 한쪽으로만 치우쳐 균형을 유지하지 못합니다. 공명은 π결합과 비공유전자쌍(lone pair)의 이동을 통해 이루어져야 하는데, 이 구조에서는 적절한 전자 이동이 이루어지지 않습니다. 특히 O = O 형태가 되면서 한쪽 산소에 -1 전하가 집중되었는데, 이는 공명보다는 다른 형태의 분리된 종(species)에 가깝습니다. 2. 디아조메탄(Ch₂N₂)에서의 오류 디아조메탄에서 빨간 글씨로 표시된 두 개의 구조가 공명구조로 인정되지 않는 이유는 두가지로 설명드릴 수 있습니다. - C-N 단일 결합이 유지되지 않음 공명 구조에서는 원자 간의 연결 방식(결합 순서)이 변하지 않아야 합니다. 그러나 빨간 그릿로 표시된 구조에서는 탄소(C)와 질소(N)의 결합 형태가 달라지고 있으며, 전자의 재배치가 공명 구조에서 허용되는 방식이 아닙니다. 원래 기본 구조에서 C = N = N 형태를 유지해야 하는데, 빨간 글씨로 된 구조에서는 C와 N 사이의 결합이 부적절하게 변형되었습니다. - 질소 원자의 형식전하 문제 공명 구조에서는 기존 전하 분포를 유지해야 하며, 적절한 전하 재배치가 필요합니다. 빨간 글씨로 표시된 구조에서는 질소(N) 원자의 전자 분포가 비정상적이며, 특히 N = N = N 형태에서 형식전하가 비대칭적으로 바뀌어 기존 패턴을 유지하지 못합니다. 질소 원자는 일반적으로 삼중 결합이 안정적인 구조를 가지는데, 이 구조에서는 비정상적으로 결합 차수가 변화하면서 불안정한 상태가 됩니다. 질문 2 : 공명구조에서는 기본적으로 전체적인 전하의 총합은 변하지 않으며, 각 원자의 형식전하 패턴도 논리적으로 유지되어야 합니다. 즉, 하나의 공명구조에서 +1 전하와 -1 전하가 존재했다면, 다른 공명구조에서도 동일한 개수의 전하가 존재해야 합니다. 그러나, 공명구조 사이에서 형식전하가 있는 원자의 위치는 변경될 수 있습니다. 예컨데, O₃의 공명 구조에서는 +1 전하가 한 산소에서 다른 산소로 이동하면서 공명 구조가 형성됩니다. 즉, 전하의 총량은 변하지 않지만, 전하가 위치하는 원자는 변경될 수 있습니다. 또한, 공명 구조에서는 결합 순서가 변하지 않아야 하며, π 전자 또는 비공유전자쌍이 이동하는 방식으로 표현되어야 합니다.
Q. 반물질이라는게 뭔가요??????
안녕하세요. 반물질(Antimatter)은 일반 물질(matter)과 대칭적인 성질을 가지는 입자들로 구성된 물질을 의미합니다. 이는 단순한 에너지 상태가 아니라, 물질과 동일한 질량을 가지면서도 전하(Charge)와 기타 양자적 성질이 반대인 입자로 구성되어 있습니다. 예컨데, 물질을 구성하는 기본 입자인 전자(e⁻)에 대응하는 반물질 입자는 양전자(Positron, e⁺)이며, 이는 동일한 질량을 가지면서도 양(+)의 전하를 띠고 있습니다. 마찬가지로, 양성자(p⁺)의 반물질 입자는 반양성자(Antiproton, p⁻)로서 음(-)의 전하를 가집니다. 반물질과 일반 물질은 만나게 되면 즉각적으로 소멸(Annihilation)을 일으키며, 질량이 완전히 에너지(E)로 변환됩니다. 이는 아인슈타인의 질량-에너지 등가 원리 E = mc²에 따라 설명되며, 이러한 반응에서 방출되는 에너지는 감마선(γ- ray)의 형태로 방출됩니다. 물질과 반물질이 같은 양으로 소멸할 경우 예컨데, 1g의 반물질과 1g의 물질이 충돌하면서 약 43킬로톤(TNT 환산 기준)의 에너지가 방출됩니다. 이는 히로시마 원자폭탄과 유사한 폭발력을 가지는 수준입니다. 반물질은 또한 자연적으로도 생성됩니다. 우주선(Cosmic rays)이 지구 대기권에 충돌할 때 양전자(e⁺)와 같은 반입자가 생성될 수 있으며, 일부 방사성 동위원소의 베타 붕괴(β⁺ decay) 과정에서도 양전자가 방출됩니다. 특히, 병원 내 핵의학과에서 사용하는 양전자 방출 단층 촬영(Positron Emission Tomography ; PET)과 같은 의료 기술에서 이 원리를 이용하여 질병을 진단하고 있습니다.
Q. 개는 언제부터 인간과 친밀하게 동숙하면서 같이 있게 되었을까요?
안녕하세요. 최초의 개는 야생 늑대(Canis lupus)에서 분화된 것으로 보이며, 이 과정에서 인간이 직접 늑대를 포획하여 길들였다는 설과, 일부 늑대가 스스로 인간 주거지 근처로 접근하며 공생 관계가 형성되었다는 설이 제기되고 있습니다. 후자의 경우, 늑대 중에서 상대적으로 온순하고 인간에 대한 두려움이 적은 개체가 인간 사회에 적응하게 되었고, 이러한 개체들이 점차 가축화되면서 현대의 개로 진화했다는 것입니다. 유럽과 시베리아, 동아시아 등지에서 출토된 고고학적 유골 분석 결과, 약 30,000년 전 구석기 시대 후기(Paleolithic Era)의 인간 무덤에서 개로 추정되는 유골이 발견되었습니다. 특히 독일의 본-오버카셀(Bonn-Oberkassel) 유적에서는 약 14,000년 전의 개 유골이 발견되었으며, 이 개는 병을 앓다가 인간의 보호를 받으며 치료를 받은 흔적이 있었습니다. 이는 당시 개가 단순한 야생 동물이 아니라 인간과 정서적 유대를 맺고 있었음을 반증합니다. 또한, 시베리아 지역의 선사시대 유적에서도 개가 의식적으로 매장된 흔적이 발견되었는데, 이는 개가 단순한 사냥 도구 이상으 ㅣ존재로 여겨졌음을 의미합니다.
Q. 활성산소란 어떤 산소를 말하는 것인가요?
안녕하세요. 활성산소(Reactive Oxygen Species ; ROS)란 산소 분자(O₂)에서 유래한 반응성이 높은 산소 형태의 분자들을 의미합니다. 일반적인 산소 분자(O₂)는 상대적으로 안정적인 전자 배치를 갖고 있어 생리적 조건에서 쉽게 반응하지 않지만, 활성산소는 불완전한 전자 구조를 가지고 있어 강한 산화력을 나타내며, 생체 분자(DNA, 단백질, 지질 등)와 반응하여 손상을 유발할 수 있습니다. 활성산소는 일반 산소 분자와 비교 했을때 두드러지는 차이점은 먼저, 활성산소는 항산화 시스템에 의해 조절되지 않으면 세포 손상을 유발하고 노화를 촉진할 수 있습니다. 과잉 생성된 활성산소는 세포막의 불포화 지방산을 공격하여 지질과산화(lipid peroxidation)를 유발하며, 이는 세포막 손상과 기능 저하로 이어질 수 있습니다. 또한, DNA 손상을 초래하여 돌연변이와 암 발생 위험을 증가시킬 수 있습니다. 항산화 물질(Antioxidants)은 활성산소를 제거하는 역할을 합니다. 생체 내 항산화 방어 시스템에는 슈퍼옥사이드 디스뮤타아제(Superoxide dismutase ; SOD), 카탈라아제(Catalase), 글루타치온 퍼옥시다아제(Glutathione peroxidase)와 같은 효소가 포함되며, 이들은 활성산소를 무해한 물질로 변환하는 역할을 합니다. 또한, 비타민C, 비타민E 폴리페놀과 같은 항산화 영양소도 활성 산소 제거에 기여합니다.