안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
화학
Q. 물을 얼면 부피가 상승하는 이유가 궁금합니다.
안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.물이 얼 때 부피가 늘어나는 원리는 물 분자는 극성을 띠며, 분자 사이에는 수소 결합이라는 약한 인력이 형성됩니다. 이 수소 결합은 얼음이 될 때 분자들이 정해진 각도와 간격으로 배열되도록 만듭니다. 얼음은 물 분자들이 육각형 구조를 이루며 고정된 결정 구조를 가지게 되는데, 이 구조는 비교적 느슨하고 빈 공간이 많아서 동일한 질량의 액체 상태보다 고체 상태일 때 밀도가 낮고, 부피는 커지게 됩니다.일반적으로 고체는 액체보다 밀도가 높지만, 물은 4°C일 때 가장 밀도가 높고, 그 이후 온도가 더 내려가면 오히려 밀도가 낮아지다가 얼음이 되면 부피가 확 늘어나면서 얼음이 물에 뜰 수 있게 됩니다.
화학
Q. 조만간 사용화가 가능한 신소재들은 무엇이 있을까요?
안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.일상 생활속에서 쓰고 있는 신소재로 열을 가하면 원래 형태로 복원되는 형상기억합금이 있으며, 빛을 내부에서 반사시켜 정보를 전달하는 광섬유도 있습니다. 이외에도 투명하면서도 충격에 강한 플라스틱인 폴리카보네이트, 최근 신소재로 각광받고 있는 그래핀 등이 있습니다.이 외에도 초전도체, 투명 태양전지, 자기 치유 플라스틱 등도 연구 중이며, 조만간 우리의 일상에 더 깊숙이 들어올 가능성이 높습니다.
화학
Q. 철이 녹슬게 되는 화학적 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.철이 녹슬 땔 일어나는 변화는 화학 변화입니다. 철이 공기 중의 산소나 물과 만나면 산화철이라는 화합물을 형성하며, 산화철인 곧 녹이되는 겁니다. 예를 들어, 해안가에 있는 철 구조물이나 겨울철 염화칼슘을 뿌린 도로 위의 자동차 하부가 훨씬 빨리 녹스는 이유도 여기에 있습니다.철이 녹이 슬면, 기계적 강도가 하락하고 균열 및 구멍이 발생하며 내구성도 약해져 철의 역할을 잘 못할 수도 있습니다.
화학
Q. 핵 융합과 핵분열의 차이가 궁금합니다.
안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.맞습니다. 우리가 현재 사용하는 원자력 발전은 주로 핵분열 방식인데요, 반면 미래 에너지원으로 각광받는 핵융합은 완전히 다른 원리로 작동합니다. 핵분열은 무거운 원자핵이 분열하면서 에너지를 방출하고, 비교적 낮은 온도에서도 반응이 가능합니다. 다만 바사성 폐기물이 다량 발생하며 사고 위험이 큽니다. 반면, 핵융합은 가벼운 원자핵이 결합하면서 에너지를 방출하며, 태양 중심처럼 수천만도 이상의 고온이 필요합니다. 하지만 방사성 폐기물이 거의 없으며 훨씬 안전합니다. 아직 실험단계에 있습니다.상용화되면 거의 무한한 에너지원, 탄소 배출 제로, 높은 안전성이라는 세 가지 ‘꿈의 조건’을 갖춘 에너지원이 될 수 있습니다.
화학
Q. 테트로도톡신 같은 독성의 해독제는 어떻게 만드나요?
안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.테트로도톡신은 복어, 푸른고리문어 등 일부 해양 생물에 존재하는 매우 강력한 신경독으로, 청산가리보다도 독성이 강하다고 알려져 있습니다. 그러나 현재까지 이 독에 대한 해독제는 존재하지 않습니다.그 이유는 터트로도톡신은 신경세포의 나트륨 채널을 차단해 신경 신호 전달을 막습니다. 이로 인해 근육 마비, 호흡 정지 등이 발생합니다. 섭취 후 30분~6시간 이내에 증상이 나타나며, 심하면 24시간 내에 사망에 이를 수 있습니다. 현재로선 인공호흡기 등으로 호흡을 보조하며 독이 체외로 배출되기를 기다리는 것이 유일한 치료법입니다.