Doctor of Public Health 전상훈입니다
Q. 용해도 곱이 포화 용액의 농도를 결정하는 방식
안녕하세요. 용해도 곱(Solubility Product Constant ; Ksp)은 불용성 또는 난용성 화합물이 포화 용액 상태에 도달했을 때, 해당 화합물을 구성하는 이온들의 농도의 곱으로 정의됩니다. 이 값은 특정 온도에서 화합물의 이온들이 용액에서 도달할 수 있는 최대 농도를 결정하는 중요한 지표로 활용됩니다. 포화 용액에서, 용질의 더 이상의 용해는 이루어지지 않으며, 이는 용질이 추가적으로 용해되어 이온 형태로 존재하더라도 이와 동시에 같은 양이 침전하여 용해도 평형을 유지하기 때문입니다. 예컨데, AB 형태의 화합물이 물에 용해될 때, A⁺ 이온과 B⁻ 이온으로 분리되며, 이 때 각 이온의 농도의 곱이 Ksp와 같아집니다. 만약 용액에 추가적으로 A⁺ 이온과 B⁻ 이온이 도입되면, 용해도 곱의 값이 초과하여 침전이 발생하여 다시 Ksp 값에 도달하게 됩니다.
Q. 알을 낳는 포유류는 어떻게 존재하는 건가요?
안녕하세요. 가시두더지와 오리너구리는 유대류(Mammalia) 분류에 속하는 동시에 그들만의 특별한 하위 분류인 단공류(Monotremata)에 속합니다. 단공류는 포유류의 진화 초기 단계에서 분화된 유일한 현존하는 그룹입니다. 포유류의 특징을 갖추고 있음에도 불구하고, 더 원시적인 파충류나 조류와 유사한 특성인 알을 낳습니다. 이는 포유류가 진화하는 과정에서 초기 단계의 특성 일부를 보존하고 있기 때문에 알을 낳는 것으로 이해하시면 됩니다. 즉, 단공류는 포유류 진화의 중간 단계에 해당하는 생물학적 특성을 보여주는 생물군이기 때문에 포유류이면서 알을 낳습니다.
Q. 생명의 자연발생설은 어느 시대에 집대성 되었나요?
안녕하세요. 생명의 자연발생설(abiogenesis)은 고대 그리스 시대부터 널리 논의된 이론으로, 이는 무생물에서 생명이 자연적으로 발생할 수 있다는 개념을 다룹니다. 이 이론은 아리스토텔레스에 의해 주요하게 집대성되었으며, 그는 기원전 4세기에 이 개념을 자신의 저작들에서 구체적으로 다루었습니다. 아리스토텔레스는 특히 히스토리아 아니말리움(Historia Animalium)에서 생명이 습기와 따뜻한 흙에서 자연스럽게 발생한다고 기술하였습니다. 자연발생설은 이후 중세 시대를 거쳐 르네상스 시대에도 여전히 받아들여졌으며, 17세기에 이르러서는 더욱 활발하게 논의되었습니다. 그러나 19세기에 들어와서 루이 파스퇴르의 실험을 통해 이 이론은 결정적으로 반박되었습니다. 파스퇴르는 1860년대에 멸균된 육수에서는 생명이 발생하지 않는다는 것을 실험적으로 증명함으로써, 생명이 반드시 기존의 생명체로부터 유래해야 한다는 생물학적 발생(biogenesis) 이론을 확립했습니다. 이로써 과학적 공동체 내에서 자연발생설은 효력을 잃게 되었으며, 생명의 기원에 대한 현대의 연구는 이후 생화학적 및 분자생물학적 접근을 중심으로 발전하게 되었습니다.
Q. 햇볕을 쬐지않고 계속 생활한다면 걸릴수 있는 병혹은 문제는?
안녕하세요. 지속적으로 햇빛에 노출되지 않는 생활 방식은 여러 건강 문제를 초래할 수 있습니다. 특히, 비타민D의 합성은 자외선 B에 의존적인 과정으로 이 비타민은 칼슘과 인의 흡수를 촉진하여 뼈의 건강을 유지하는 데 햇빛이 필요합니다. 이처럼 햇빛에 충분히 노출되지 않을 경우, 비타민 D 결핍이 발생할 수 있으며 이는 골다공증이나 어린이에게서 나타나는 구루병 등과 같은 뼈 건강 문제로 이어질 수 있습니다. 또한, 비타민 D는 면역 체계의 강화에도 중요한 역할을 하며, 그 부족은 면역력 저하로 연결될 수 있습니다. 비타민 D 외에도, 자연광은 인체의 일주기 리듬을 조절하는 중요한 요인으로 작용합니다. 충분한 햇빛 노출이 없으면 수면 패턴의 교란이 발생할 수 있으며, 이는 다양한 수면 장애로 이어질 수 있습니다. 게다가, 햇빛은 세로토닌의 합성을 촉진하여 우울증과 같은 기분 장애의 위험을 감소시키는데 기여합니다. 장기적인 햇빛 부족은 계절성 정서 장애와 같은 문제를 유발할 수도 있습니다.
Q. 산성비가 알루미늄 구조물에 어떤 영향을 미치며, 그 화학 반응은 어떻게 일어날까요?
안녕하세요. 알루미늄은 산화 알루미늄(Al₂O₃) 층이라는 매우 얇은 자연 보호막을 표면에 형성하여 부식에 저항합니다. 그러나 산성비와 같은 강산 환경에 지속적으로 노출되면, 이 보호막이 손상되고 알루미늄의 화학적 반응이 촉진됩니다. 산성비는 주로 황산(H₂SO₄), 질산(HNO₃), 그리고 아황산(H₂SO₃)과 같은 산성 물질로 구성되며, 이들은 알루미늄과 강한 산화-환원 반응을 일으켜 알루미늄 이온(Al³⁺)을 생성합니다. 산성비에 포함된 수소 이온(H⁺)은 알루미늄 표면의 산화층을 분해하게 됩니다 : Al₂O₃ + 6H⁺ → 2Al³⁺ + 3H₂O 이 과정에서 보호막이 손상되면, 알루미늄은 산과 직접 반응하여 수소 기체(H₂)를 방출하며, 다음과 같은 반응이 일어납니다 : 2Al + 6H⁺ → 2Al³⁺ + 3H₂ 황산과의 반응은 황산 알루미늄(Al₂(SO₄)₃)을 형성합니다 : 2Al + 3H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3H₂ 질산과의 반응은 질산 알루미늄(Al(NO₃)₃)을 형성하면, 반응식은 다음과 같습니다 : Al + 3HNO₃ → Al(NO₃)₃ + 3/2H₂ 산성비가 알루미늄 구조물에 미치는 영향은 지속적인 산과의 반응은 알루미늄 표면을 부식시켜 구조적 약화를 유발합니다. 또, 산화층 제거와 피팅 부식(pitting corrosion)으로 인해 표면 손상이 발생하며, 이는 외관 뿐만 아니라 물리적 강도에도 영향을 미칩니다. 또, 알루미늄의 내구성과 기능성이 저하될 수 있습니다.