Doctor of Public Health 전상훈입니다
Q. 일반화학 액성 화학반응식 질문이요!!(1)
안녕하세요. 일반화학에서 염기성 용액을 만드는 염에 대해 논의할 때, 그 반응성과 분자의 성질에 대해 정확하게 이해하는 것이 중요합니다. NaF를 기준으로 설명해보겠습니다. 질문 1 : Na⁺의 산성도 Na⁺는 나트륨 이온으로, 알칼리 금속에서 나오는 강염기 나트륨 하이드록사이드(NaOH)의 산화 제품입니다. 이 이온은 물과 반응하여 H⁺이온을 방출하지 않습니다. Na⁺는 일반적으로 화학적으로 매우 안정하고 불활성인 이온으로, 물과 반응하여 산이나 염기의 성질을 나타내지 않습니다. Na⁺가 "강염의 짝산" 이라고 언급되기는 하지만, 실제로는 그 자체로는 중성 이온으로 작용하며, 물과 반응하여 산성 또는 염기성을 나타내지 않습니다. 질문 2 : F⁻의 염기성 F⁻ (플루오라이드 이온)는 HF(불화수소)의 짝염기로, HF는 약산입니다. 이론적으로 F⁻는 염기적 성질을 갖고, 물과 반응하여 OH⁻를 생성할 수 있습니다. 그러나, F⁻는 '강염기'라기보다는 '약염기'로 분류되는 것이 더 적절합니다. 실제로, F⁻의 염기성은 그렇게 강하지 않습니다. F⁻와 물의 반응은 다음과 같습니다 : F⁻ + H₂O ⇌ HF + OH⁻ 이 반응에서 정반응이 완전히 우세하지 않고, 어느 정도 역반응도 존재합니다. 이는 HF가 완전히 강한 산이 아니라 약산인 것과 유사한 이유로, F⁻도 강한 염기가 아니라 약염기라는 사실을 반영합니다. 따라서, 이 반응에서는 OH⁻이 미량으로 생성되며, 이는 용액에 약간의 염기성을 부여합니다. 요약드리면, Na⁺는 물과 반응하여 산성 또는 염기성을 나타내지 않으며, F⁻는 염기적 성질을 갖지만 강염기는 아니라 약염기로 분류되어 역반응도 일부 존재합니다. 따라서 NaF 용액이 약간의 염기성을 보이는 것은 이러한 화학적 성질 때문입니다.
Q. 유기화학 이게 왜 대칭인가요?ㅜㅜㅜ
안녕하세요. 그림에서 CH₃ (메틸) 그룹이 두 개 있고, 하나는 브롬(Br), 다른 하나는 클로린(Cl)과 연결되어 있습니다. 이러한 분자 구조는 실제로 대칭면을 가지고 있을 수 있습니다. 이 구조에서 Br과 Cl이 서로 반대편에 위치해 있고, 각 메틸 그룹이 그 사이에서 동일하게 배열되어 있습니다. 대칭면은 브롬과 클로린을 연결하는 선을 중심으로 수직으로 그릴 수 있으며, 이 면은 두 메틸 그룹을 동일하게 두 부분으로 나눕니다. 즉, 이 대칭면을 기준으로 분자의 한쪽과 다른 쪽이 서로 거울 이미지와 같게 나타나기 때문에 분자는 대칭적입니다. 카이랄 중심(Carbon)은 일반적으로 네 개의 서로 다른 치환기를 가질 때 존재합니다. 이 경우, 두 개의 메틸 그룹이 있기 때문에, 네 개의 치환기가 서로 다르지 않습니다. 더욱이, 위에서 설명한 대로 대칭면이 존재하므로, 이 분자는 비카이랄입니다. 비록 Br과 Cl은 화학적으로 서로 다른 원자이지만, 이 분자의 구조적 배열 때문에 대칭성이 발생하고 카이랄성은 나타나지 않습니다. 즉, 분자 전체의 구조적 대칭성 때문에 각 원자의 화학적 차이는 카이랄성을 결정하는데 충분치 않습니다. 분자의 대칭성을 판단할 때는 전체적인 구조와 모든 치환기들의 배열을 고려해야 합니다. 대칭면이 존재하면, 그 분자는 카이랄 중심을 가지지 않는 것으로 간주됩니다. 참고 문헌 : "Organic Chemistry" by Paula Y. Bruice, "Organic Chemistry" by L.G. Wade Jr.
Q. 과학 실험을 여러번 해서 평균을 구하는 이유가 뭔가요
안녕하세요. 논문을 쓰다보면 자연스럽게 이해되는 부분일 것이라 생각됩니다. 부연 설명을 조금 드리면, 반복된 실험을 하는 가장 큰 이유는 내 실험이 신뢰성이 높다 라는 것을 말하기 위함입니다. 조금 세부적인 이유를 설명하면, 모든 실험에는 측정 오차가 존재합니다. 실험을 여러 번 반복하면, 우연히 발생하는 오차를 줄일 수 있습니다. 각 시행에서 발생하는 오차는 서로 다른 방향과 크기를 가질 수 있으므로, 여러 번의 측정 결과를 평균내면 이러한 무작위 오차가 상쇄되어 더 정확한 결과를 얻을 수 있습니다. 이를 통계에 이어서 설명하면, 변수 통제라고 부릅니다. 실험 중에는 여러 변수가 결과에 영향을 미칠 수 있습니다. 결과에 영향을 주는 다양한 원인들, 요소들을 여러 번 실험을 수행함으로써 이런 변수들의 영향을 평균적으로 줄일 수 있습니다. 바꿔말하면, 반복하는 실험 결과를 통해 오차를 만들어내는 변수들의 작용을 최소화 할 수 있습니다. 오차의 확장 영역으로 이상값이라는게 존재합니다. 이상값은 말 그대로 이상하게 높은 값 또는 낮은 값이라 이해하면 쉽습니다. 이런 이상값은 실험의 오류나 예기치 않은 변수로 인해 발생할 수 있습니다. 여러 번의 실험을 통해 이런 이상값을 확인하고, 필요한 경우 그 값을 분석에서 제외시키거나 적절히 처리 할 수 있습니다.
Q. 아크릴로니트릴스티렌 가루 섭취시 인체에 어떤 영향이 있나요?
안녕하세요. 아크릴로니트릴 스티렌(Acrylonitrile Styrene ; AS)은 흔히 플라스틱 제조에 사용되는 재료로, 주로 식기류, 전자제품 케이스 등에 활용됩니다. 이 재료는 일반적으로 인체에 안전하다고 간주되지만, 파손된 플라스틱으로부터 발생하는 가루가 섭취되었을 경우의 영향은 주의가 필요합니다. 아크릴로니트릴 스티렌의 가루를 소량 섭취했을 때의 직접적인 건강 영향은 일반적으로 크지 않을 수 있습니다. 그러나 이 물질이 분해되거나 소화 과정에서 화학적으로 변할 가능성은 낮지만, 입자가 매우 미세할 경우 호흡기로 들어가거나 소화 시스템에 자극을 줄 수 있습니다. 장기간 또는 반복적으로 노출될 경우의 영향은 명확히 알려져 있지 않으므로 가능한 섭취를 피하는 것이 좋습니다. 대부분의 경우, 섭취된 플라스틱 입자는 소화되지 않고 자연스럽게 대변을 통해 몸 밖으로 배출됩니다. 인체는 비소화성 물질을 효과적으로 배출할 수 있도록 설계되어 있기 때문에, 소량의 플라스틱 가루라면 특별한 건강 문제 없이 배출될 가능성이 높습니다. 참고 문헌 : Material Safety Data Sheets(MSDS), EPA, ECHA 플라스틱 및 그 구성 요소의 환경 및 건강에 대한 영향 평가
Q. 얼음의 융해열 측정 실험의 오차 분석에 대해 확인 질문하고싶습니다.
안녕하세요. 네, 해당 블로그 게시물에서 제시된 오차 분석에 대한 설명은 타당해 보입니다. 얼음의 융해열 실험에서 발생할 수 있는 주요 오차원인 중 하나는 실제로 실험 중에 물의 온도가 고르게 분포되지 않는 것입니다. 얼음이 녹으면서 차가운 물이 수면 부근에 위치하게 되고, 이로 인해 해당 영역의 온도가 전체적인 평균보다 낮게 측정될 수 있습니다. 또한, 온도가 충분히 안정될 때까지 기다렸다고 생각할 수 있으나, 실제로는 일부 지역에서 여전히 온도 변화가 일어나고 있을 수 있습니다. 이렇게 측정된 온도(t2)가 실제보다 낮게 기록되면, 계산된 융해열(L)의 값이 과대평가될 수 있습니다. 실험에서는 이러한 오차를 최소화하기 위해 가능한 한 온도가 전체적으로 균일하게 분포될 수 있도록 충분한 시간 동안 기다리는 것이 중요하며, 여러 번 반복 측정하여 데이터의 일관성을 확인하는 것도 좋은 방법입니다. 참고 문헌 : Daniel V. Schroeder, "An Introduction to Thermal Physics"