안녕하세요? 김석진 전문가입니다.
Q. 화학공부하다보면 원자번호들이 나오던데 이게 중요한이유가 궁금합니다.
ㅇ원자번호가 중요한 이유는 원자번호가 원자의 본질적인 성질을 결정하는 핵심적인 요소이기 때문이에요. 화학을 이해하는 데 있어서 원자번호는 여러 가지 중요한 이유로 중심적인 역할을 합니다.우선, 원자번호는 원자의 핵에 있는 양성자의 수를 나타냅니다. 이 양성자의 수는 그 원소의 고유한 성질을 결정짓는 요소입니다. 예를 들어, 수소의 원자번호는 1이고, 탄소의 원자번호는 6이며, 산소의 원자번호는 8입니다. 원자번호가 다르면 다른 원소가 되며, 각각의 원소는 고유한 화학적 성질을 가지게 됩니다.또한, 원자번호는 주기율표에서 원소를 배열하는 기준이 됩니다. 주기율표는 원자번호 순서대로 배열되어 있는데, 이는 원자번호가 증가함에 따라 원소의 화학적 성질이 일정한 주기로 반복되기 때문입니다. 이를 통해 주기율표는 원소들 간의 관계를 쉽게 이해하고 예측할 수 있게 해줍니다. 예를 들어, 같은 족에 속한 원소들은 유사한 화학적 성질을 공유하는데, 이는 그들의 원자번호가 일정한 패턴을 따르기 때문입니다.또한, 원자번호는 원자의 전자 배치를 결정합니다. 원자의 전자는 양성자 수와 같으며, 전자의 배치는 원자의 화학적 성질과 반응성을 크게 좌우합니다. 예를 들어, 원자번호가 11인 나트륨(Na)은 전자 하나를 잃고 양이온이 되기 쉬운 반면, 원자번호가 17인 염소(Cl)는 전자 하나를 얻고 음이온이 되기 쉬워서 이 둘은 쉽게 반응하여 염화나트륨(NaCl)을 형성합니다.요약하자면, 원자번호는 원소의 화학적 정체성과 성질을 결정하는 가장 기본적인 정보입니다. 원자번호를 통해 우리는 원소가 어떤 성질을 가지며, 다른 원소들과 어떻게 반응할지를 이해할 수 있게 됩니다. 그래서 화학 공부에서 원자번호는 매우 중요한 역할을 합니다.
Q. 섬유세제 옥시크린은 어떻게 옷감의 색상을 유지시킬수있는지요?
ㅇ옥시크린과 같은 산소계 표백제는 섬유의 색상을 유지하면서도 얼룩을 제거할 수 있는 특별한 화학적 원리를 가지고 있어요. 이 제품들이 다양한 색상의 옷감을 손상시키지 않고 안전하게 세탁할 수 있는 이유는 산소계 표백제의 작용 방식 덕분입니다.산소계 표백제의 주성분은 과탄산나트륨 또는 과붕산나트륨 같은 화합물이에요. 이 화합물들은 물에 녹으면 과산화수소와 탄산나트륨으로 분해됩니다. 과산화수소는 강력한 산화제인데, 이 산화 작용을 통해 얼룩과 오염 물질을 분해해 제거합니다.이 때, 산소계 표백제가 얼룩을 제거하는 방식은 염소계 표백제와는 다릅니다. 염소계 표백제는 염소를 방출해 강력하게 색소를 산화시키고 탈색시키는 반면, 산소계 표백제는 보다 온화한 산화 작용을 통해 얼룩을 제거합니다. 그래서 색소 분자를 손상시키지 않고 오염 물질만을 타겟으로 삼게 되는 거죠. 또한, 과산화수소가 분해되면서 생성되는 활성 산소가 얼룩의 유기물을 산화시키고 분해하면서도, 옷감의 색상에 크게 영향을 주지 않습니다. 이 때문에 옥시크린과 같은 산소계 표백제는 색상을 보호하면서도 세탁의 효과를 극대화할 수 있는 것이죠.따라서 산소계 표백제는 염소계 표백제와 달리 옷감의 색상을 보호하면서도 효과적으로 얼룩을 제거해줄 수 있는 안전한 선택이 됩니다. 다양한 색상의 옷감을 함께 세탁할 때 이염을 걱정하지 않고 사용할 수 있는 이유가 바로 여기에 있습니다.
Q. 물건끼리 붙일때 사용하는 순간 접착제는 어떤 화학적 원리를 가지고 있나요?
ㅇ순간 접착제는 주로 시아노아크릴레이트라는 화합물을 기본 성분으로 사용하는데, 이 화합물은 공기 중의 수분과 반응해 빠르게 경화되는 특성을 가지고 있어요. 순간 접착제의 화학적 원리는 이렇습니다. 시아노아크릴레이트는 단량체 상태로 존재하며, 매우 작은 분자 구조를 가지고 있어요. 순간 접착제를 물건에 바르면 공기 중의 수분이나 물건 표면에 존재하는 미세한 수분과 만나게 돼요. 그러면 시아노아크릴레이트 단량체가 수분과 반응하면서 중합 반응을 일으키는데, 이 과정에서 단량체들이 빠르게 결합해 고분자 구조로 바뀌게 돼요. 이 중합 반응은 아주 빠르게 일어나며, 단단한 고분자 네트워크를 형성하게 됩니다. 이 고분자 네트워크는 접착제를 바른 두 물건 표면을 강하게 결합시켜 줍니다. 순간 접착제가 이렇게 빠르게 경화되고 강한 접착력을 가지는 이유는 시아노아크릴레이트의 화학적 구조 덕분이에요. 이 구조는 반응성이 매우 높아서 공기 중의 수분과 즉각적으로 반응할 수 있기 때문이죠. 그래서 순간 접착제를 사용할 때는 공기 중의 습도나 접착할 표면의 상태에 따라 경화 속도가 달라질 수 있어요. 공기 중의 습도가 높거나 표면에 수분이 많으면 경화 속도가 더 빨라질 수 있고, 반대로 건조한 환경에서는 조금 더 시간이 걸릴 수도 있어요.
Q. 물에 담가둔 플라스틱 표면에 기포가 생기는 이유가 뭔가요?
ㅇ물에 플라스틱을 담가두면 플라스틱 표면에 기포가 생겨서 붙어 있는 이유는 물 속에 녹아 있는 공기가 플라스틱 표면에 달라붙기 때문이에요. 물 속에는 눈에 보이지 않지만 항상 일정량의 공기가 녹아 있어요. 이 공기들은 물 속의 다른 곳보다 표면 에너지가 낮은 곳에 모이려는 성질이 있어요. 플라스틱 표면은 물보다 표면 에너지가 낮기 때문에, 물 속에 녹아 있던 공기들이 플라스틱 표면으로 이동해 거기에 달라붙게 되는 거죠. 이렇게 해서 플라스틱 표면에 작은 기포들이 생기고, 그 기포들이 플라스틱에 붙어 있게 되는 거예요. 시간이 지나면서 물 속의 공기가 계속 플라스틱 표면으로 이동하게 되고, 더 많은 기포가 생길 수도 있답니다.
Q. 수영장에 물은 소독한 물을 사용한다고 하는데 왜 그런가요?
ㅇ수영장에 물은 소독한 물을 사용하는 이유는 몇 가지 중요한 이유 때문이에요. 먼저, 수영장은 많은 사람들이 함께 사용하는 공간이잖아요. 사람들이 수영장에 들어가면 피부에서 나오는 땀, 오일, 그리고 기타 오염물질이 물에 섞이게 돼요. 만약 이런 물질들이 그대로 쌓이게 되면, 수질이 빠르게 나빠지고, 박테리아나 바이러스 같은 미생물들이 번식할 수 있는 환경이 만들어져요. 이런 미생물들은 피부 감염, 위장병, 호흡기 질환 등을 일으킬 수 있기 때문에, 이를 예방하기 위해 물을 소독하는 것이 중요해요.소독의 원리는 주로 염소를 사용하는데요, 염소는 강력한 산화제라서 물 속의 유기물과 반응해 미생물의 세포벽을 파괴하고, 이를 통해 미생물을 죽이거나 비활성화시켜요. 그래서 수영장 물에 염소를 적절한 농도로 유지하면, 대부분의 병원균을 효과적으로 제거할 수 있어요. 그리고 염소는 비교적 오래 지속되기 때문에, 물 속에서 계속해서 소독 효과를 발휘할 수 있어요.또 다른 소독 방법으로는 오존 소독이나 자외선(UV) 소독이 있어요. 오존 소독은 오존 가스를 물에 주입해 미생물을 산화시키는 방식이고, 자외선 소독은 강한 자외선 빛을 통해 미생물의 DNA를 파괴하는 방식이에요. 이 방법들 모두 효과적이지만, 염소 소독과 비교했을 때 비용이 더 들거나 관리가 어려울 수 있어요. 그래서 많은 수영장에서는 여전히 염소 소독을 많이 사용해요.결론적으로, 수영장 물을 소독하는 이유는 물 속의 오염물질과 미생물들을 제거해 수질을 깨끗하게 유지하고, 수영하는 사람들의 건강을 보호하기 위해서예요. 소독된 물을 사용하면, 수영장 이용자들이 안심하고 수영을 즐길 수 있게 되죠.