About Chemistry 썸네일형 리스트형 [6강 원자 속으로] 힘과 원소의 형성 1. 자연에 존재하는 네 가지 힘 자연에는 4가지의 힘이 존재한다. 이 힘은 육안으로 볼 수 없는 원자의 상호작용을 지배할 뿐만 아니라 행성과 별, 태양 간의 관계에도 막대한 영향을 끼친다. 그렇다면 힘이란 무엇일까? 누군가에게 무언가를 하게끔 힘을 쓴다는 것은, 그만큼 압력을 가함으로써, 그 대상자가 내려야 할 결정이나 취해야 할 행동에 영향력을 행사하는 것이다. 네 가지의 힘이 모든 물질에 작용하는 것은 아니다. 예를 들어 중력은 모든 입자에 영향을 미치지만, 전자기력은 전하를 띤 입자에만 작용한다. 각 힘은 특정한 입자와 관련되는데, 이 입자들은 힘이 영향력을 행사할 수 있는 범위까지 그 힘을 매개하는 역할을 한다. (1) 첫번째 힘, 전자기력(electromagnetic force) 전자기력의 힘.. 더보기 [6강 원자 속으로] 핵의학과 입자가속기 1. PET 스캔 핵의학에서는 방사성 약품을 추적자로 이용하여 환자의 인체 내부를 들여다본다. 양선자 단층촬영법(positron emission tomography), 즉 PET 스캔에서는 환자가 약을 직접 삼키거나 주사를 통해 약물을 주입하는데, 이 약은 환부로 흘러들어 가거나 환부에서 흡수된다. 약에는 반감기가 짧은 불안정한 핵을 가진 원자의 방사성 핵종이 들어있는데, 방사성 의약품들은 붕괴하면서 양전자를 방출하고, 이 양전자가 세포 안에 있는 전자와 반응하여 환자 몸 밖으로 감마선을 내보낸다. 컴퓨터는 감마선의 분포에 근거하여 방사성 핵종의 분포를 3차원 영상으로 재구성하는 것이다. 그렇다면 방사성 약물을 섭취하는 것은 건강에 아무런 해가 없을까? PET 촬영을 위해 주입되는 약물의 방사성은 몇 분.. 더보기 [6강 원자 속으로] 원자력 에너지 1. 원자력 에너지의 배경과 발전 원자력 에너지는 엄청난 양의 에너지를 만들어 낼 수 있지만, 한편으론 방사성 폐기물 때문에 비난의 대상이 되기도 한다. 원자력 발전의 배경이 되는 과학은 제2차 세계대전의 맨헤튼 프로젝트로 거슬러 올라간다. 로버트 오펜하이머가 이끌었던 이 작은 물리학자 집단은 핵폭탄 3개를 만들어냈는데, 하나는 뉴멕시코 부근에서 시험폭파되었고, 1945년 8월에는 히로시마와 나가사키에 떨어져 전쟁 종결에 큰 역할을 해내었다. (물론 정말 많은 사람들이 희생되었다.) 전쟁이 끝난 후, 효율적으로 전기를 생산하는 방법의 일환으로 많은 나라에서 원자력 과학을 연구하였다. 과학자들은 농축 우라늄 원자(U-258) 하나에 중성자 하나를 충돌시키면, 석탄에 있는 탄소 원자를 태울 때 발생하는 열보.. 더보기 [6강 원자 속으로] 동위 원소와 방사능 1. 동위원소란? 일반적으로 동위원소(isotope)는 같은 원소가 다른 크기로 존재하는 것을 말하는데, 크기에서 오는 차이 때문에 동위 원소는 서로 다른 성질을 갖게 되고 , 유용하게 이용될 수 있다. 특정 원소와 그 동위원소는 분명히 같은 원소이지만 중성자의 수가 다르다. 원소는 원자 번호, 또는 양성자 수를 통해 구별되고 숫자가 붙여지기 때문에 중성자를 얻거나 잃어도 원소 자체가 변하는 것은 아니다. 하지만 원자량이 차이가 있기 때문에 원소의 특성이 변하게 되는 것이다. 이는 전자를 얻거나 잃어서 형성된 이온과는 다른 것이다. 전자의 질량은 매우 작아 별 차이가 없기 때문이다. 특정 원소의 각 동위원소는 원자량이 다르기 때문에, 주기율표상에 표기되는 원자량은 그 원소에 존재하는 서로 다른 동위 원소.. 더보기 [5강 에너지] 대체연료 언젠가 고갈될 화석연료와는 달리(지난 포스팅에서 이야기했듯, 자연이 새로운 화석연료를 만드는 데에는 3억년 정도의 시간이 걸린다.) 재생 가능한 에너지는 무한히 공급된다는 점에서 커다란 장점이 있다. 그렇다면 어디서 에너지를 얻느냐? 햇빛과 바람, 물, 식물 등에서이다. 1. 태양광 에너지 태양전지 패널이나 광전지패널을 통해 햇빛을 모아 전기를 만들 수 있다. 태양전지는 두 겹의 실리콘 층으로 구성되는데, 하나는 소량의 인(P) 불순물을 포함하고, 다른 하나는 소량의 붕소(B)를 포함하고 있다. 광자(햇빛 입자)들이 두 층 사이의 경계에 충돌하면, 전자를 들뜨게 만들어 인이 포함된 위쪽 층으로 흐르게 하고, 결과적으로 그 층은 전자를 얻었으니? 그렇다. 음전하를 띠게 된다. 자연스럽게 아래쪽 층은 양전하.. 더보기 [5강 에너지] 화석연료와 전기 1. 화석연료에 대하여 천연가스, 석탄, 석유 등의 화석 연료는 고생대에 지구를 뒤덮었던 식물과 동물, 미생물의 잔해이다. 2억 5천만 년 전에 동식물이 죽으면서 그 잔해가 호수, 늪, 바다 등에 가라앉아 토탄(peat)이라는 부드러운 물질로 분해되었다. 시간이 흐르면서 그 위에 여러 겹의 지층이 쌓이고, 쌓인 지층의 무게로 인해 수분이 빠져나가면서 탄소 성분만 남게 되었다. 산업혁명이 일어남에 따라 공장을 가동시킬 수 있는 어마어마한 양의 연료가 필요하게 되자, 사람들은 두꺼운 지층을 파서 기름을 채취하고, 석탄이 풍부한 지층을 찾기 위해 산속 깊숙이 탄광을 뚫었으며, 천연가스를 얻기 위해 두꺼운 바위 층을 뚫었다. (이러한 연료들은 대부분이 탄소와 수소원소로 이루어졌기 때문에 화학명으로는 탄화수소로 .. 더보기 [5강 에너지] 온도와 태양에너지 1. 온도의 의미와 그 척도에 관하여 우리는 온도의 개념을 더위나 추위라는 말과 구분하지 않고 흔히 사용하지만, 온도는 그보다 훨씬 많은 것을 담고 있는 개념이다. 온도가 실질적으로 측정하는 것은 특정 물질의 분자들이 가진 운동에너지인 평균 열에너지이기 때문이다. 온도는 척도 없이 이야기할 수 없는데, 지난 몇 세기동안 온도를 나타내는 여러 가지 척도가 개발되었고 여전히 사용되고 있다. 이러한 척도의 중요성은 단순히 온도의 차이를 보여주는 차원을 넘어 실제로 그 차이를 숫자로 측정할 수 있게 된 점에서 의미를 가진다. 물이 끓는 온도와 어는 온도는 현재 보편적으로 사용하는 온도 척도에서 중요한 기준 온도가 된다. 1) 화씨온도 척도 화씨온도 척도(Fahrenheit scale)은 가브리엘 파렌하이트의 이.. 더보기 [5강 에너지] 열에너지와 활성화 에너지 1. 열에너지란 에너지란 일을 할 수 있는 능력이다. 우리는 일상 생활 속에서 여러가지 형태로 존재하는 에너지를 발견할 수 있는데, 달리는 자동차, 조깅하는 사람, 내리쬐는 태양 등 어디에서나 에너지가 작용하고 있다. 그 중 열에너지는 비교적 친숙한 형태의 에너지이다. 끓는 물에서 나오는 김은 액체 상태의 물이 기체 상태의 수증기로 변환된다는 것을 보여주는 증거이다. 하지만, 끓고 있는 물은 열을 가할 때 나타나는 표면적인 변화에 불과하다. 실질적인 움직임은 분자 수준으로 일어난다. 열에너지는 위치 에너지와 운동 에너지의 합으로 나타낼 수 있는 계의 내부 에너지이다. 열에너지를 측정할 수 있는 방법으로는 온도측정이 있는데, 물질의 온도가 높을수록 입자들의 운동이 더 활발하다. 물이 끓으면 에너지를 얻어 .. 더보기 이전 1 2 3 4 5 다음
