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이 게시물이 우산을 씌워주는 것처럼 작은 도움이 되길!

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과학탐구 인사이트: 물화생 I, II 다 들은 사람의 시각

생명과학 1을 공부할 때, 암모니아가 왜 염기성인지 몰랐지만, 이후 화학 1을 공부하면서 그 이유를 알게 되었다. 그러면서 “생명과학 1은 들었지만 화학 1을 듣지 않은 친구들을 이 내용을 모르고 공부하지 않을까?” 라는 생각이 들어, 우리의 관점을 보여 주기 위해 과학 용어 사전을 만들었다. 여기에 있는 내용들은 전부 “특정 과학 과목을 수강하지 않았다면 모르고 지나칠 수도 있는 내용”들을 사전으로 만들었다. 이 내용들을 몰라도 공부하는 데 지장은 없지만, 과학 공부를 할 때 참고하며 ”이런 내용도 있구나!“ 하며 알아갔으면 한다.

by jw

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여러분은 H+이온은 산성, OH-는 염기성과 관련있다는 사실을 알고 있을 거에요. 하지만 생명과학 1의 유레이스의 요소 분해실험에서 NH3는 BTB 지시약을 통해 ‘염기성’으로 판별됩니다. 이 부분을 학습하면서 의문이 들 수도 있어요. OH-가 없음에도왜 염기성일까요? 이는 화학 1의 산-염기의 브뢴스테드-로리 정의에서 찾을 수 있어요. 브뢴스테드-로리 정의는(이름은 어려워보이지만 단순해요!) 수소 이온인 H+를 주는 물질은 산성으로, H+를 받는 물질을 염기성으로 정의합니다. 이제 위의 그림을 확인 해 주세요. 위의 그림에 따라서 결국 NH3는 염기성임을 알 수 있습니다.

by jw

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이상기체상태방정식: 유도과정 (물1 <- 화2)

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이상기체상태방정식: 유도과정 (물1 <- 화2)

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물리학 1에서는 이상기체상태방정식 PV = nRT를 도입하기만 하고, 어떻게 만들어진 것인지는 다루지 않아요. 하지만 화학 2에서는 이상기체상태방정식이 어떻게 만들어지는지를 보여줍니다.

먼저 보일 법칙과 샤를 법칙, 아보가드로 법칙을 소개합니다.

보일 법칙: 일정한 온도에서 일정량의 기체의 부피(V)는 압력(P)에 반비례한다.

수식: V ∝ 1 / P (k는 상수)

샤를 법칙: 일정한 압력에서 일정량의 기체의 부피(V)는 절대 온도(T)에 비례한다.

수식: V ∝ T (k는 상수)

아보가드로 법칙: 일정한 온도와 압력에서는 기체 종류와 상관없이 기체의 부피(V)는 기체의 양(n)에 비례한다. 또한 0°C, 1기압에서 기체는 22.4L.

수식: V ∝ n (k는 상수)

(“∝”는 비례한다는 뜻을 가진 기호에요.)

이 세 가지 법칙을 모두 합친 것이 바로 이상기체 상태방정식이에요. 먼저, 세 가지 비례식을 다 합친 비례식을 써 본다면

V ∝ nT / P ( <- 위에서 본 비례식들이 전부 드러납니다.)

여기에서 비례 상수 R을 추가하여 방정식을 쓰면,

PV = nRT

가 됩니다. (이때 R = 0.082로, 그냥 숫자입니다.)

이렇게 세 가지 법칙을 전부 합쳐 이상기체상태방정식을 유도할 수 있습니다.

by jw

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생2에서 ‘단백질의 입체 구조는 pH의 환경 조건에 영향을 받는다’라는 말을 볼 수 있는데 여기서 pH란 정확히 무엇일까요? 생명과학2에서는 pH에 대해 다루지 않는데요 pH의 정확한 정의는 화학1에서 배울 수 있어요. 그럼 pH가 무엇인지 알아봅시다

pH란 수소이온농도지수로 수용액 속 [H3O+](=H3O+의 농도)를 알아보기 쉽게 나타낸 값으로 [H3O+]의 상용로그 값에 음의 부호를 붙인 것입니다

추가설명으로 [H3O+]가 클수록 pH는 작아요! 그러므로 용액의 pH가 작으면 [H3O+]가 큰 산성용액인 것이죠!

by hj

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생명과학 2에서는 세포의 연구 방법 중 하나로 “현미경 관찰”을 배우게 됩니다. 여기에는 전자 현미경도 포함되어 있는데, 전자 현미경의 원리는 물리학 1에서 찾아볼 수 있어요.

광학 현미경은 우리 눈에 들어오는 “빛”을 통해 상을 관찰하고, 전자 현미경은 “전자선”을 통해 상을 관찰합니다.(여러분이 아는 그 전자(electron)이 맞아요!) 광학 현미경이 렌즈를 사용하여 빛의 진행 경로를 바꾸듯이, 전자 현미경은 (전)자기 렌즈를 사용합니다. 전자선은 (-)전하를 띠므로, (전)자기장을 통해 진행 경로를 조절할 수 있어요. 위의 그림은 TEM과 SEM을 나타낸 그림입니다. 자기 렌즈를 통해 전자선을 조절하여 물체의 상을 얻는 것을 확인할 수 있어요!

by jw

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이 내용을 알고 있으면 화학 1 공부에 도움이 됩니다!

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이온 간 거리에 따른 에너지 그래프: 쿨롱 힘과 전기력에 의한 퍼텐셜 에너지 (화1 <- 물1 / 물2)

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이온 간 거리에 따른 에너지 그래프: 쿨롱 힘과 전기력에 의한 퍼텐셜 에너지 (화1 <- 물1 / 물2)

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이온 간 거리에 따른 에너지 그래프: 쿨롱 힘과 전기력에 의한 퍼텐셜 에너지

(+)극인 입자와 (-)극인 입자가 있습니다. 자석처럼 같은 극끼리는 밀쳐내고, 다른 극끼리는 달라붙지요. 이렇듯 (+)나(-)전하를 가진 물체 사이에는 ‘힘’이 작용하는데, 이 힘을 쿨롱 힘(전기력)이라 하고 이 힘에 의해 발생하는 퍼텐셜 에너지를 전기력에 의한 퍼텐셜 에너지라고 합니다. 화학 1에서는 이온 간 거리에 따른 에너지 그래프를 배우게 되는데요, 이때 쿨롱 힘과 전기력에 의한 퍼텐셜 에너지를 알면 그래프를 더 쉽게 이해할 수 있습니다.

쿨롱 힘은 전하를 띤 두 입자 사이에 작용하는 힘으로, F = q1q2 / r^2입니다.(그림을 참고해주세요!) 입자의 종류가 변하지 않는다면, 거리가 멀어질수록 힘이 급격히 줄어들고, 거리가 가까워질수록 힘이 급격히 증가합니다.

전기력에 의한 퍼텐셜 에너지는 공식으로 설명하기보다는 물리학에서 말하는 “퍼텐셜”의 논리를 이해할 필요가 있어요. 예를 들어, A가 B에게 10000원을 빌려준 경우 A는 10000원을 잃었다고 생각할 수 있습니다. 하지만 퍼텐셜의 논리는이를 “미래에 돌려받을 돈이 +10000원이 되었다!”라고 표현해요. 단순히 표현하자면, 반대로 생각하는 것입니다. 이를 바탕으로 이온 사이의 거리에 따른 에너지 그래프를 더 쉽게 이해할 수 있어요!

위의 그림의 이온 간 거리에 따른 에너지 그래프에서, x축은 양이온과 음이온 사이의 거리, y축은 두 이온 사이의 “퍼텐셜” 에너지를 의미합니다. 그림에 나와있는 설명을 전부 이해했다면, 여러분은 이온 간 거리-에너지 그래프를 완벽히 이해한 것입니다!

by jw

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삼투 현상은 반투막을 경계로 농도 차이가 발생할 때, 물이 이동하여 농도를 평형으로 맞추는 현상입니다. 쉽게 말하자면 밍밍한 소금물과 짠 소금물 사이에 물만 이동할 수 있는 막을 두었을 때, 밍밍한 소금물에 있는 물이 짠 소금물 쪽으로 이동해서 두 용액의 짠 정도가 똑같아지는 것입니다! 그리고 이러한 삼투 현상을 막기 위해 외부에서 가하는 압력을 삼투압이라고 해요. 삼투 현상은 생명과학 1에서 현상을 배우고, 생명과학 2에서 그래프를 배우게 돼요. 하지만 화학 2에서는이를 식으로 배우게 됩니다!

삼투압은 기호 Π로 나타내고, Π = CRT 입니다. (C: 용액의 몰 농도, T: 절대 온도) 이때 비휘발성, 비전해질 용질이 녹아 있는 묽은 용액의 삼투압은 용매, 용질의 종류와 관계없이 용액의 몰 농도와 절대 온도에 비례합니다. 이를 반트호프 법칙이라고 해요!

by jw

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도플러 효과는 적색편이, 청색편이 등으로 불립니다. 도플러 효과는 지구과학 1의 우주 단원에서 사용되지만, 물리학 2에서는 이를 수식으로 더 정확하게 배우게 됩니다.

도플러 효과는 음원(파원)이 이동하면서 파동의 파장이 짧아지거나 길어지는 현상이에요. 파동에 대한 공식 v = fλ(v: 속도, f: 진동수, λ: 파장)에서, 파동의 속도가 변하지 않을 때 파장이 줄어들면 진동수가 늘어나고, 파장이 늘어나면 진동수가 줄어듭니다. 진동수가 낮으면 낮은 음, 진동수가 높으면 높은 음이 나기 때문에, 위 그림의 관측자는 각각 실제 음보다낮은 음과 높은 음을 듣게 됩니다. 또한 수식을 통해 도플러 효과가 일어날 때 파장과 진동수도 구할 수 있어요.

by jw

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케플러 제3법칙: 유도과정에 필요한 것 (지2 <- 물2)

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케플러 제3법칙: 유도과정에 필요한 것 (지2 <- 물2)

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지구과학 2에서는 케플러 법칙을 배우며, 케플러 제3법칙을 실제로 유도해 봅니다. 유도 과정에서 만유인력과 공전 주기, 구심력 공식이 사용되는데, 이는 물리학 2에서 학습합니다.

만유인력은 질량을 가진 모든 물체 사이에 작용하는 인력으로, F = GMm / r^2으로 정의됩니다.

원 운동을 설명하기 위해 물리학 2에서는 각속도(ω)를 정의합니다. 각속도는 말 그대로 각의 속도입니다. 그리고 각속도공식을 변형하면 원운동의 주기(T)까지 구할 수 있어요! 속도가 정의되었기 때문에 가속도도 정의할 수 있습니다. 원운동에서의 가속도는 구심 가속도라고 하고, 이 구심 가속도와 F = ma에 의해 구심력까지 정의할 수 있습니다. 이제 케플러 제3법칙의 유도과정을 더 쉽게 이해할 수 있을 거에요.

by jw

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생명과학1에는 DNA가 수소결합 하고 있다고 배우는데 여기서 화1,화2를 배우지 않은 사람들은 수소결합이 무엇인지 모를 수도 있다. 수소 결합은 무엇일까? 수소결합에 대해 배워보자!

DNA는 두 가닥의 폴리뉴클레오타이드가 나선형으로 꼬인 이중나선구조를 가지는데 이중나선구조를 유지하는데 중요한 역할을 하는 것은 뉴클레오타이드 사이의 수소 결합이다.

여기서 수소결합은 질소, 산소와 같은 전기음성도높은 원자와 수소 사이에서 형성되는 결합이다.DNA의 구성단위인 뉴클레오타이드를 구성하는 염기(A,T,G,C,U)가 질소나 산소로 이루어져있기 때문에 DNA는 수소결합을 한다!

(추가상식) 수소결합은 상대적으로 약한데 이것 때문에 DNA가닥들이 쉽게 분리될 수 있어 복제 및 전사 과정에서효율적으로 작동할 수 있다

By hj

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광합성과 호흡에서의 산화환원 생2<-화1

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광합성과 호흡에서의 산화환원 생2<-화1

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생명과학2를 배우는 과정에서 광합성과 호흡에서 산화환원이 일어남을 배운다. 이때 생명과학2에서는 그것에 대한 화학식을 제대로 가르쳐주지 않는데 광합성과 호흡에서의 산화환원 화학식을 알아보자!

위에부터 차례대로

1. 명반응의 산화환원 과정

2. 해당과정의 산화환원 과정

3. 전자전달계 및 산화적 인산화 산화환원

By hj

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인지질의 친수성과 소수성? 생2<-화1,화2

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인지질의 친수성과 소수성? 생2<-화1,화2

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생명과학에서 인지질에 대해 배우면서 인지질은 친수성 부분과 소수성 부분으로 나뉘어져 있음을 알 수 있다. 이때 친수성 부분은 왜 물과 만나고 소수성은 왜 물을 만나려고 하지 않는지 의문이 들 수 있다. 한 번 알아보자!

인지질은 세포팍의 주요구성 성분으로 친수성, 소수성 부분으로 나뉜다.

친수성 부분은 글리세롤 분자에 결합된 인산기와 추가적인 극성 분자(콜린, 세린 등)로 구성된다. 이때 인산기는 강한 음전하띠기 때문에 물과 수소결합을 형성하므로 물에 잘 녹고, 극성 용매인 물과 잘 상호작용 한다!

소수성 부분은 두 개의 지방산 사슬로 구성되어 있는데 지방산 사슬은 무극성인 탄화수소 사슬로 구성되어 있어 극성 용매인 물과 상호작용 하지 않는다!

여기서 알아야 할 점 극성은 극성끼리 무극성은 무극성끼리 잘 상호작용함!

By hj