Doctor of Public Health 전상훈입니다
화학
Q. 염화칼슘수용액에서 칼슘이온액 뽑는법
안녕하세요. 염화칼슘(CaCl₂) 수용액으로부터 칼슘 이온(Ca²⁺)을 추출하는 과정은 화학적 분리 및 정제 작업에서 중요한 위치를 차지하며, 이를 위해 몇 가지 정교한 방법이 활용될 수 있습니다. 추출 방법은 대상 물질의 순도, 수율, 경제성 및 응용 목적에 따라 결정되므로, 각 방법의 특성과 용도를 세밀하게 고려하는 것이 필수적입니다. 첫 번째로 고려할 수 있는 방법은 이온 교환 기술입니다. 이 기법은 양이온 교환 수지를 사용하여 칼슘 이온을 선택적으로 흡착시키고, 나트륨(Na⁺) 또는 수소(H⁺) 이온과 교환하는 과정을 포함합니다. 흡착된 칼슘 이온은 이후 적절한 용매를 사용하여 수지에서 용출되며, 이 과정을 통해 고농도의 칼슘 이온을 얻을 수 있습니다. 두 번째 방법은 침전 반응을 이용하는 것입니다. 특정 화학 물질을 칼슘 이온이 포함된 수용액에 첨가하여 불용성 화합물을 형성시키는 것입니다. 예컨데, 수산화나트륨(NaOH)을 추가하여 수산화칼슘(Ca(OH)₂)을 형성시킬 수 있습니다. 형성된 침전물은 여과나 원심 분리를 통해 분리되며 이후 산을 사용하여 다시 용해시켜 칼슘 이온을 추출할 수 있습니다. 세 번째 방법은 증발 및 결정화 과정을 통해 염화칼슘을 농축하고 순수한 형태로 재결정화하는 것입니다. 이 과정은 수용액을 서서히 증발시켜 용질의 포화도를 증가시키고, 저온에서 결정화를 유도하여 순도 높은 염화칼슘 결정을 얻습니다. 이 결정은 다시 용해하여 순수한 칼슘 이온 수용액을 준비할 수 있습니다.
생물·생명
Q. 생명과학 유전 관련 문제 김지호 박사님이 이어서 답변 해주시면 감사드리겠습니다
안녕하세요. 감수분열과정 중 발생하는 염색체 교차는 유전적 다양성의 핵심 요소로 자매 염색분체들 간의 정밀한 교환을 통해 개체간 유전적 변이를 증가시키는 중요한 생물학적 기능을 수행합니다. 이 과정에서 자매 염색체분체는 각각의 염색체가 두 개의 복제된 염색체로 구성되어 있으며, 이들은 중심체를 중심으로 연결되어 있습니다. 이런 구조적 특성은 감수분열 중에 교차가 일어날 때 각 자매 염색분체의 유전 정보 일부가 서로 교환될 수 있는 기반을 제공합니다. 오른쪽에 표시된 세포에서 감수 II 분열 후의 교차된 부분이 상단 또는 하단 세포로 분리될 수 있는 두 가지 경우는 유전적 조합의 다양성을 보여주는 사례입니다. 이러한 교차는 유전자의 다른 부분에서도 발생할 수 있으며, 이는 수많은 유전적 조합을 가능하게 합니다. 감수분열 동안 발생하는 이러한 교차는 유전자의 재조합을 촉진하며, 이는 생물 종의 진화와 적응에 결정적인 역할을 합니다. 따라서, 감수분열 중의 교차가 "의미 없다"라고 평가하는 것은 이 과정의 생물학적 중요성을 과소평가하는 것일 수 있습니다. 교차는 유전적 다양성을 크게 증진시키는 기제로서, 종의 생존과 진화에 중요한 기여를 합니다. 교차를 통해 생성된 유전적 변이는 자연 선택의 원동력이 되며, 이는 종이 다양한 환경 변화에 효과적으로 적응하게 하는 데 필수적입니다. 이 과정은 생명의 복잡성과 다양성을 증가시키는 중추적 역할을 하며, 생명과학에서 이를 이해하는 것은 종의 유전적 메커니즘을 깊이 파악하는데 중요합니다.
화학
Q. 이상기체의 부피 vs 실제기체의 부피
안녕하세요. 이상기체는 기체 분자들이 상호작용을 하지 않으며 분자 자체의 부피도 무시할 수 있다고 가정합니다. 이런 가정 하에, 10L의 박스에 이상기체가 존재한다면 해당 기체의 부피는 곧 박스의 총 부피인 10L로 간주됩니다. 이상기체 방정식 PV = nRT는 이러한 가정 하에 성립됩니다. 이 식에서 P는 압력, V는 부피, n은 몰 수, R은 기체 상수, T는 절대 온도를 나타냅니다. 반면에 실제기체는 기체 분자들이 서로 상호작용하며, 분자 자체의 부피를 가진다는 사실을 인정합니다. 이러한 실제 기체의 행동을 설명하기 위해서는 반데르발스 방정식 (P + n²a/V²)(V - nb) = nRT 이 사용됩니다. 이 식에서 n은 기체의 몰 수, a와 b는 기체의 특성을 나타내는 상수로, a는 분자 간 인력을, b는 분자의 부피를 고려합니다. 여기서 b는 각 분자가 실제로 차지하는 부피를 대변하며, 이는 기체 분자가 박스 내에서 차지하는 실제 부피를 의미합니다. 질문1 실제기체의 부피를 산정할 때는 반데르발스 방정식에서 V - nb 항을 고려해야 합니다. 10L박스 안에 기체 입자들이 1L의 부피를 차지한다고 가정하면, 실제 기체가 활용할 수 있는 부피는 10L - 1L = 9L 이 됩니다. 여기서 1L는 기체 분자들이 실제로 차지하는 부피이며, 남은 9L는 기체 분자들이 자유롭게 움직일 수 있는 공간을 의미합니다. 질문2 기체의 부피를 정의할 때, 이상기체는 박스의 전체 부피를 기체의 부피로 간주합니다. 반면, 실제기체는 기체 분자가 실제로 차지하는 부피를 고려하여 이를 제외한 부분이 실제로 기체가 사용할 수 있는 부피가 됩니다.
물리
Q. 입자방사선 치료는 일반방사선 치료와 어떻게 다른지 궁금합니다.
안녕하세요. 입자방사선 치료와 전통적인 방사선 치료는 종양에 대한 방사선의 사용이라는 공통된 목표를 공유하고 있으나, 이 둘의 기술적 차이는 치료의 정밀성과 조직에 대한 영향에서 명확하게 드러납니다. 전통적인 방사선 치료는 주로 높은 에너지 단위의 (Kev) X-선 이나 감마선을 사용하여 암세포를 파괴합니다. 이러한 방사선은 암세포 뿐만 아니라 정상세포도 손상시키는 경향이 있어 당시의 화두는 최대한 정상조직의 피폭을 최소화하는 치료에 방향성이 있었습니다. 유방암 환자를 뒤에 있는 심장이나 폐와 같은 실질장기의 피폭을 줄이기 위해 접선조사라는 방법이 고안된 것이 그 대표적인 예입니다. 반면, 입자방사선 치료는 더욱 정밀한 접근을 제공합니다. 이 치료법에서는 주로 양성자(Protons)나 중이온(Heavy ions, ex : 탄소)을 사용하여 종양을 대상으로 합니다. 입자방사선은 방사선의 에너지를 종양에 집중적으로 전달할 수 있는 브래그 피크(Bragg peak)라는 특성을 가지고 있습니다. 브래그피크는 입자가 종양 조직 내에서 특정 깊이에 도달했을 때 최대 에너지를 방출하고, 그 이후 에너지가 급격히 감소하여 종양 뒤쪽의 정상 조직에는 거의 영향을 미치지 않습니다.
화학
Q. 질소가스 고통이 있나요???????
안녕하세요. 답변하기에 한편으로 많이 조심스러운 질문이라는 생각이 듭니다. 질소가스로 인한 질식사는 일반적으로 고통이 없다고 알려져 있습니다. 질소가 인체에 무독성이고 고농도의 질소에 노출될 경우 산소 결핍으로 인해 의식을 잃고 사망에 이르는 과정이 상대적으로 고통이 적다고 여겨지기 때문입니다. 질소가스의 주입 방식과 환경 조건에 따라 고통의 여부가 달라질 수 있습니다. 작은 밀폐된 공간에서 질소가스를 빠르게 주입하면 산소 결핍이 빠르게 발생하여 고통 없이 의식을 잃는 것이 가능하지만, 그렇지 않은 경우 불편함과 고통이 따를 수 있습니다.