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비누의 염기성은 어느정도 수준 일까요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것처럼 비누는 대표적인 염기성 물질인데요,그 염기성의 정도는 비누의 종류, 즉천연비누, 합성세제, 산업용 비누 등과 제조 과정에 따라 약간 다르지만, 일반적으로 pH 8~10 정도의 약염기성을 띱니다.보통 천연비누는 pH 8.0~9.0 수준이며 지방산이 수산화나트륨(NaOH)과 반응해 만들어지지만, 제조 후 중화 과정을 거치므로 피부 자극이 덜한 약염기성입니다.일반 세안비누, 상용 고체비누는 pH 9~10 정도로, 세정력이 강하지만 피부의 천연 보호막을 약간 손상시킬 수 있으며 따라서 세안 후 약산성 토너나 보습제를 사용하는 것이 좋습니다.마지막으로 바디워시, 세안폼 등의 경우 비누와 달리 합성 계면활성제를 사용하므로, pH 5.5~7 정도로 인체 피부에 더 가깝게 조절되어 있습니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.10.07
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리튬 배터리가 부풀어 오르는 이유가 무엇인지 궁금해요?
안녕하세요. 질문해주신 리튬이온 배터리가 부풀어 오르는 현상은 내부에서 가스가 생성되는 전기화학적 부반응 때문인데요 이 부반응은 배터리의 화학적 안정성이 무너질 때 일어나며, 주로 다음과 같은 요인들이 복합적으로 작용합니다. 우선 리튬이온 배터리 내부에는 유기용매 기반의 전해질이 들어 있는데요 이 전해질은 일정 온도 이하, 정상 전압 범위에서는 안정하지만,과충전(정격전압 초과 충전)이나 고온 상태가 지속되면 불안정해져서 분해되기 시작합니다.이때 생성되는 대표적인 가스는 CO₂ (이산화탄소), CO (일산화탄소), CH₄ (메탄), C₂H₄ (에틸렌)등의 탄화수소류 기체이며 이 가스들이 배터리의 밀폐된 구조 안에 쌓이면 내부 압력이 높아져 팽창이 일어납니다. 이때 흑연과 같은 음극과 양극(리튬금속 산화물)에서 리튬 이온이 반복적으로 삽입되고 빠져나오면서 전극 표면에 SEI라는 얇은 보호막이 형성되는데요 이 막은 정상적으로는 안정하지만, 충방전이 반복되거나 온도가 높거나 과충전 상태가 되면 이 막이 파괴되면서 다시 형성되는 과정에서 전해질이 계속 분해되고, 이 또한 가스 발생의 원인이 됩니다.배터리가 손상되거나 외부 충격을 받아 내부 단락이 생기면 전류가 급격히 흐르면서 발열이 발생하고, 이 열로 인해 전해질이 열분해되어 다량의 가스가 한꺼번에 발생하는데요, 이 경우에는 부풀어오름뿐 아니라 폭발 위험까지 생깁니다.다만 모든 리튬 배터리가 동일하게 부풀지 않는 이유는 배터리의 품질 및 전해질 조성 차이, 충전 습관 (과충전, 완전 방전 빈도), 사용 온도 (고온 환경일수록 분해 반응 촉진), 보호 회로(PCM)의 유무 등이 다르기 때문입니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.10.06
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수영장 물에서 특유의 냄새가 나는데 그 물질은 무엇인가요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 수영장 물에서 나는 특유의 냄새는 사실상 염소(Cl₂) 자체의 냄새가 아니라, 소독 과정에서 생성되는 염소화 부산물 때문인데요, 수영장에는 세균과 바이러스 제거를 위해 보통 차아염소산(HOCl) 또는 차아염소산 이온(OCl⁻) 형태의 염소 소독제가 들어 있습니다. 그런데 수영장을 사용하는 사람들이 땀, 침, 소변, 화장품 같은 유기물질이나 질소 화합물을 물속에 배출하게 되면, 이 성분들이 염소와 반응하여 새로운 화합물을 만들며 대표적인 것이 클로라민입니다. 단염화아민 (NH₂Cl), 이염화아민 (NHCl₂), 삼염화아민 (NCl₃)이 있으며 이 중 특히 삼염화아민(NCl₃)이 강한 자극성 냄새를 내며, 눈과 호흡기를 자극하는 원인 물질로 알려져 있습니다. 사람들이 흔히 수영장 냄새라고 느끼는 것이 바로 이 클로라민류이지, 염소 소독제 자체의 냄새가 아니며 즉, 냄새가 강하다는 것은 소독제가 많다는 의미가 아니라, 오히려 수질 내 오염물질이 많아서 염소와 반응해 부산물이 많이 생성되었다는 신호일 수 있습니다. 잘 관리된 수영장일수록 냄새가 강하지 않고, 오히려 더 깨끗하다고 볼 수 있습니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.10.06
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비둘기와 고양이 쥐들이 왜 도시에 더 빠르게 적응하는건가요
안녕하세요. 네, 질문해주신 것처럼 도시 생태계에서 비둘기, 고양이, 쥐가 빠르게 적응하고 확산되는 현상의 주돠 요인우 먹이 자원의 풍부함 때문인데요, 도시는 사람의 생활로 인해 항상 음식물 쓰레기, 곡물, 가공식품 잔여물 등이 흩어져 있습니다. 자연 서식지보다 계절과 기후에 덜 의존적이기 때문에 비둘기와 쥐는 꾸준히 먹이를 얻을 수 있고, 고양이 역시 쥐와 새를 사냥하거나 사람에게서 먹이를 제공받을 수 있습니다.또한 자연에서는 맹금류, 여우, 족제비 같은 천적이 비둘기나 쥐의 개체 수를 조절합니다. 그러나 도시는 구조물과 사람의 활동 때문에 이런 천적이 거의 없고, 그 결과 개체 수가 급격히 늘어날 수 있습니다. 게다가 쥐는 번식 속도가 매우 빠르고 한 번에 여러 마리를 낳으며, 비둘기는 둥지를 건물 틈, 교각, 간판 등 어디에나 쉽게 짓고 연중 여러 차례 번식할 수 있습니다. 이외에도 고양이는 반려동물로부터 유래한 개체들이 유기되거나 길러지며, 도시에 정착해 자유롭게 번식합니다. 마지막으로 도시는 건물, 하수도, 지하철, 다리, 공원 등 다양한 인공 구조물을 제공하는데요, 이는 자연의 바위 절벽, 동굴, 나무 구멍을 대체하여 은신처·번식지·이동 통로 역할을 하며 쥐는 하수도와 건물 틈새를 잘 이용하고, 비둘기는 고층 건물을 절벽처럼 활용합니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.10.06
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물총새는 왜 비가 오는 날 물 근처 나뭇가지 위에 앉아서 사냥을 선호하게 되었나요?
안녕하세요. 물총새가 비 오는 날 강가 나뭇가지에 앉아 사냥하는 모습을 우선 사냥 전략의 측면에서 보면, 비가 그친 뒤의 강물은 빗물 유입으로 인해 탁해지기도 하지만 얕은 연안이나 소처럼 흐름이 느린 구간에서는 작은 물고기나 수서 곤충이 표층 가까이 떠오르는 경우가 많습니다. 이는 산소 농도의 급격한 변화와 유속 증가에 대한 물고기의 회피 행동과도 관련이 있는데요, 따라서 물총새 입장에서는 비가 그친 뒤 사냥할 기회가 오히려 더 많아집니다.또한 습한 환경과 체온 유지 측면에서 물총새는 체온을 일정하게 유지하기 위해 깃털을 부풀리거나 털갈이한 깃을 정리하면서 나뭇가지에 오래 머무르는데, 여름철 비 온 뒤 따뜻한 기온이 유지되는 상황에서는 활동하기 적합한 조건이 됩니다. 구름 낀 날이라 해가 강하지 않기 때문에 사냥 중 시각적 방해도 줄어드는 장점이 있습니다.이와 함께 물총새의 생활사를 보면 우리나라에서는 주로 여름철새로 분류되지만, 남부 지역이나 강 하류, 기후가 온화한 지역에서는 일부 개체가 부분적 텃새화하여 사계절 머물기도 합니다. 태화강 같은 도심 하천은 먹이가 꾸준히 공급되고 사람의 활동으로 큰 천적 압박이 줄어드는 효과도 있어, 생존 성공에 유리한 환경을 제공하는데요 즉, 물총새가 울산 태화강에서 사계절 보이는 것은 먹이가 안정적으로 확보되는 수역이 있다는 점, 기후가 비교적 온화하여 겨울철에도 강이 얼지 않고 사냥 가능하다는 점, 도시하천 생태계 관리 덕분에 안정적인 서식지가 유지되는 점이 복합적으로 작용한 결과라 할 수 있습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.10.06
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신체 장기는 외부 온도 변화에 어떻게 적응하나요?!
안녕하세요. 네, 질문해주신 것처럼 신체 장기는 외부 온도 변화에 맞추어 항상성을 유지하려고 다양한 생리적 적응을 하는데요, 이런 과정에서 위장이나 장기 등 소화계가 민감해지는 경우도 흔히 나타날 수 있습니다.우선 추울 때에는 말초 혈관이 수축하여 열 손실을 줄이고, 심장·뇌·장기 같은 핵심 부위로 혈류를 집중하며 더울 때에는 말초 혈관이 확장되어 열을 방출하려고 하고, 땀샘을 통해 체온을 낮춥니다. 또한 교감신경이 활성화되어 심장 박동, 혈압, 대사율이 변하는데요, 갑상선 호르몬 같은 대사 관련 호르몬 분비도 조절되어 열 생산이나 소모에 영향을 줍니다.게다가 갑작스러운 추위나 더위는 장 운동을 변동시키고, 장이 과민해지거나 설사·복부 불편감이 생기기도 하며 이는 자율신경계, 특히 부교감신경과 교감신경 균형의 변화와 관련이 큽니다.또한 장이 민감해지는 이유는 추운 경우혈류가 장기에서 줄어들어 운동성이 떨어지거나 경련성 수축이 생길 수 있으며 더울 때에는 탈수와 전해질 불균형이 생기면서 장 운동이 과도해져 설사나 복통이 나타날 수 있습니다. 이외에도 온도 변화 자체가 신체 스트레스 요인이 되므로, 과민성 장 증후군과 비슷한 반응을 유발하기도 합니다. 따라서 갑자기 추위나 더위에 노출되지 않고, 천천히 노출 시간을 늘려 신체가 적응하도록 하는 것이 좋으며 운 환경에서는 땀으로 손실되는 수분·염분을 보충하고, 추운 환경에서는 수분 섭취를 소홀히 하지 않아야 장기 기능이 안정됩니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.10.05
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방향족 화합물에서 전자 치환 반응이 지향성을 나타내는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 네 말씀해 주신 것처럼, 방향족 고리의 안정성을 따질 때 벤젠과 같은 방향족 고리는 π 전자의 공명으로 특별히 안정한데요, 만약 첨가 반응이 일어나면 고리 내의 공명 안정화가 깨지게 되므로, 열역학적으로 불리합니다. 따라서 방향족 화합물은 첨가반응보다는 치환반응을 통해 고리를 보존하면서 반응하는 쪽이 훨씬 안정적인 것이며 EAS에서 수소가 치환되더라도 고리는 방향족성을 유지하므로 반응이 선호되는 것입니다. 또한 이미 고리에 치환기가 존재할 경우, 그 치환기는 전자 밀도의 분포를 바꿔 놓는데요 -OH, -NH₂, -CH₃ 등은 +I 효과나 +M(공명) 효과로 고리의 전자 밀도를 높이며 특히 o, p 위치에 전자 밀도를 집중시켜 전자가 풍부한 부위에서 친전자체가 더 잘 반응하도록 유도합니다. 따라서 이런 치환기는 o-지향성, p-지향성을 보입니다. 반대로 -NO₂, -CF₃, -CN, -COOH 등은 –I 효과나 –M 효과로 전자 밀도를 낮추는데요 o, p 위치에서 양전하가 상대적으로 불안정해지므로 반응성이 억제되고, 대신 m 위치가 상대적으로 안정해져 m-지향성을 보입니다. 마지막으로 EAS 반응은 친전자체가 방향족 고리에 들어가면서 σ-복합체를 형성하며, 이 중간체에서 전하가 어디에 분포할 수 있는지가 곧 반응의 지향성을 결정합니다. 이때 치환기가 전자를 밀어주거나 당기는 성질에 따라 공명 구조에서 양전하가 더 안정한 위치가 달라지기 때문에, 특정 위치가 선호됩니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.10.05
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나프탈렌, 안트라센 같은 다환 방향족 화합물이 벤젠과 비교하여 반응성에서 어떤 차이를 보이나요?
안녕하세요. 네 질문해주신 것과 같이 벤젠은 대표적인 방향족 화합물로서, 6개의 π 전자가 완전히 공명되어 안정한 방향족성을 갖는데요, 그렇기 때문에 벤젠은 상대적으로 반응성이 낮고 전형적으로 치환 반응인 친전자성 방향족 치환, EAS을 주로 합니다. 반면 나프탈렌, 안트라센과 같은 다환 방향족 화합물은 고리가 여러 개 결합하면서 π 전자의 비편재화 범위가 더 넓지만, 각 고리 전체가 완전히 같은 안정성을 가지는 것은 아닌데요, 이 때문에 반응성에서 중요한 차이가 생기는 것입니다.우선 벤젠우 한 고리에 전자 6개가 고르게 퍼져 매우 안정하지만 나프탈렌(10π 전자), 안트라센(14π 전자)의 경우에는 전체적으로 방향족 규칙을 따르지만, 안정화가 균일하지 않고 특정 위치가 덜 안정하며 따라서 전자가 완전히 동등하게 퍼져 있지 않고, 일부 결합이 이중 결합 성격을 강하게 띱니다.결과적으로 나프탈렌은 친전자성 치환 반응(EAS)에서는 주로 α-위치(1번 위치)에서 반응이 잘 일어나는데요, α-위치에서 반응하면 생성되는 양이온 중간체가 더 안정하기 때문입니다.다음으로 안트라센우 중앙 고리의 9,10-위치가 반응성이 가장 높은데요, 이 위치에서 반응이 일어나면 나머지 두 개의 벤젠 고리가 그대로 보존되어 안정성이 크기 때문입니다.일반적으로 PAHs는 벤젠보다 반응성이 큰데요, 벤젠은 전체 고리를 해치지 않으려는 경향 때문에 반응성이 낮지만, 나프탈렌·안트라센은 특정 부분에서만 방향족성이 부분적으로 깨지므로 반응이 더 쉽게 일어날 수 있기 때문이며 따라서 EAS 반응 속도는 안트라센 > 나프탈렌 > 벤젠 순으로 높습니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.10.04
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은행나무 열매에서 어떤 화학물질로 인해서 냄새가 나나요?
안녕하세요. 네 질문해주신 것과 같이 은행 열매는 떨어지면 심한 냄새를 풍기는데요, 은행나무 열매에서 나는 특유의 고약한 냄새는 ‘은산산, butyric acid 계열 화합물과 알킬페놀류(특히 4-메톡시피리딘 유도체 및 알킬페놀 화합물)’에 의해 발생하는 것이며 구체적으로는 은행 열매의 외종피가 발효되면서 냄새 물질을 방출하는 것입니다. 그 성분으로는 버티르산이 있는데요, 상한 버터나 치즈 냄새와 비슷한 자극적이고 불쾌한 냄새를 내며 은행 열매가 땅에 떨어져 부패하면서 이 성분이 특히 강하게 풍깁니다. 다음으로 헥사노산과 같은 지방산이 썩은 냄새, 땀 냄새와 비슷한 악취를 형성합니다. 마지막으로 4-메톡시피리딜 화합물과 같은 알킬 페놀류가 은행 열매 특유의 톡 쏘는 악취에 기여하며 이 물질들은 피부 자극을 일으켜, 은행 열매를 맨손으로 만지면 알레르기성 피부염을 유발할 수 있습니다. 즉, 은행 열매의 고약한 냄새는 주로 지방산과 페놀계 화합물 때문이며, 이것이 가을철 은행나무 아래에서 흔히 맡을 수 있는 특유의 냄새의 정체라고 보시면 되겠습니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.10.04
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방향족 고리의 π 전자 구름이 자기적 성질에 어떤 영향을 주나요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 방향족 화합물의 π 전자 구름은 자기장과 상호작용할 때 독특한 성질을 보이며, 이는 NMR(핵자기 공명 분광법)에서 가장 뚜렷하게 나타나는데요, 벤젠과 같은 방향족 고리에서는 π 전자가 고리 전체에 비편재화되어 전자 구름을 형성하며, 이 전자 구름은 외부 자기장(B₀)이 걸리면 전자들이 원운동을 하게 됩니다.이때 외부 자기장에 의해 유도된 π 전자의 순환 전류는 고리 평면 위와 아래에서 자기장을 강화하고, 고리 내부에서는 자기장을 약화시키는 방향으로 2차 자기장을 만드는데요, 이것을 환류 전류 효과라고 합니다.방향족 고리의 밖에 있는 양성자는 π 전자의 환류 전류 때문에 외부 자기장이 강화된 영역에 놓이는데요, 더 큰 자기장을 경험하므로 탈차폐되고, 화학적 이동(δ 값)이 크게 증가합니다. 반대로 고리의 안쪽에 위치한 양성자는 자기장이 약해진 영역에 놓이며, 상대적으로 차폐되어 δ 값이 작아집니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.10.03
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