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1) 희망전공 : 신소재 공학

2) 활동주제 : 분자 구조를 관찰하여 이해하고, 원하는 분자 구조 만들기

3) 관련이론 : 분자는 공유 결합과 이온 결합으로 이루어져 있는데 공유 결합을 하고 있는 공유 결합쌍과 비공유결합 쌍으로 이루어져 있는데, 비공유결합쌍이 많으면 공유결합쌍 끼리의 각이 작다고, 원자가 이중 결합과 삼중 결합을 하여 분자가 될 수 있으며, 그래핀과 아스피린, 알코올 등 많은 분자들이 공유결합으로 이루어져 있다는 이론.

4) 알게된 점, 흥미로웠던 점, 느낀점 : 공유결합쌍 이외에 비공유결합쌍이 있다는 것을 알게 되었으며, 공유 결합 물질들이 우리 주변에 많다는 것을 알게 되었음. 알코올 분자 모형이 강아지 모양이라는 것이 흥미로웠고 탄소와 관련된 신소재가 공유결합으로 이루어져있다는 것이 흥미로웠음. 이를 통하여 신소재인 그래핀과 탄소나노튜브, 이외 다른 물질들의 분자 구조를 보아 구조를 알 수 있게 됨.

5) 진로와의 연계하여 더 알아본 것 : 내 진로는 신소재 공학인데, 그래핀의 분자 구조는 탄소가 겹겹이 쌓인 흑연의 한 층. 즉, 탄소로 이루어진 한 층의 분자구조로 이루어져 있다. 그래핀은 스카치 테이프로 분리하는 물리적 박리법으로 분리 되어 발견되었다. 그러나 그래핀을 이용하는 분야는 많기 때문에 그러면 대량생산은 어떻게 하나 궁금하여, 그래핀의 분리법에 대하여 찾아보았다. 그래핀을 만드는 방법은 총 세 가지가 있다. 물리적 박리법과 화학적 증착법, 화학적 박리법, 에피텍셜 성장법이다. 물리적 박리법은 스카치 테이프 등을 이용하여 분리하는 것인데, 장점으로는 비교적 적은 에너지를 사용한다는 것이지만 대량생산이나 넓은 면적으로 하는 것은 어렵다는 것이 단점이다. 다음으로 화학적 증착법은 그래핀을 성장시키고자 하는 기판 표면에 높은 운동 에너지를 가진 기체 또는 증기 형태 탄소 전구체를 흡착-분해 또는 반응하여 탄소 원자를 분해하고 탄소 원자들이 서로 결합하게 만들어 그래핀으로 성장시키는 방법이다. 장점으로는 넓은 면적을 얻을 수 있지만 단점으로는 매우 높은 온도와 압력이 필요하다는 점이다. 다음으로 화학적 박리법은 흑연의 산화-환원 특성을 활용한 방법이다. 미세한 흑연 결정을 강한 황산과 질산 혼합물에 넣어 그래핀의 가장자리에 카복실 화합물(graphene-COOH)을 결합한다. 이를 그래핀 아마이드로 만들고 테트라하이드로푸란, 테트라클로로메탄, 다이클로로에탄 같은 용액을 이용해 회수하면 그래핀이 생성된다. 마지막으로 에피텍셜 성장법은 실리콘 카바이드(SiC)와 같이 탄소가 결정에 흡착되거나 포함된 재료를 약 1,500℃에서 열처리하여 그래핀을 만드는 방법이다. 열처리 공정 중 탄소가 실리콘 카바이드 표면의 결을 따라 성장하면서 그래핀이 형성된다. 이 방법으로는 원하는 곳에 그래핀을 만들 수 있지만 재료가 비싸고, 어렵다는 단점이 있다.

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1) 응급구조학과

2) 활동주제
분자 구조의 원리,분자 모형 만들기

3) <쌍극자 모멘트>
원자의 비공유전자쌍과 전기 음성도에 의해 결합 각도가 생기고 특정 분자 구조가 나타남
<공명결합>
결합된 분자의 전자 수의 불균형이기에 안정한 전자배치를 하기 위해 단일결합이나 이중결합이 스스로 전자의 위치를 주기적으로 바꾸는 것. 단일결합보다 길고 이중결합보다 짧기 때문에 1.5결합이라고도 함.

4) 원자 사이 전기 음성도에 의해 결합각이 생겨서 나타나는 우연이지만 에탄올의 분자구조가 개를 닮아서 술을 마시면 개가 된다는 내용으로 에탄올의 화학구조에 대한 내용이 오래남았다.

5) 에탄올은 식용으로는 술이지만 의료용으로는 소독제이다. 코로나19로 일상생활에서 다양한 종류의 소독제가 유통되었는데 에탄올이 소독을 하는 원리와 술과 소독제의 차이에 대해 더 알고 싶어 조사를 했다. 에탄올은 세균의 외벽막(지질)을 녹여 단백질 구조를 파괴하고 융해시켜 살균(소독)작용을 한다. 에탄올은 수산기(-OH)가 포화상태 산소에 결합된 극성 유기화합물로, 유기용매에 녹는 소수성을 띠는 지질을 산화시켜 녹인다. 이를 자유 라디칼 반응이라고 부른다. 기름자국을 알코올로 닦는 원리와 같다.
에탄올을 물에 희석시키면 식용 에탄올인 술이 되지만 소독용 에탄올에는 이를 방지하기 위하여 공업용(유독성) 에탄올인 메탄올을 포함하고 있다.

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1.컴퓨터 공학과

2.분자구조를 관찰하여 이해하고,원하는 분자구조 만들기

3.우리주변 뮬질들운 수많은 원자들이 화학결합을 한것이다. 이온결합,공유결합,공명결합,쌍극자 모멘트에 다양한 이론을 들었고 또한 그래핀,알코올.퓨린등의 분자구조를 알아보고 다루는 분자들 사이간에 각도를 중점적으로 알아보았는데 그중 그래핀에 대하여 탄소 동소체 중 하나인 그래핀에 있어서 탄소 원자들은 육각형의 꼭짓점에 존재하며 넓게 퍼진 육각형 벌집 모양의 2차원 평면 결정 구조를 이룬다. 그래핀은 원자 한 개 두께로 이루어진 막으로 안정적인 구조로 존재한다. 그래핀의 두께는 0.2nm 정도이지만 물리적 화학적 안정성이 높다.라는 이론을 알게됨.

4.에탄올의 분자구조거 개를 닮아서 술을 머시면 개가 된다눈 설명이 이해가 잘되면서 재밌었다.이쑤시개와 스트이로폼을 이용하여 이탄화탄소의 분자 구조를 직접 만들었는데 이것 말고도 더 다양한 분자구조를 알아보고 싶었다.

5.컴퓨터를 이용하여 분자구조를 예측하고 뷴자간의 상호작용을 모의하는등의 분자 설계 작업을 수행하는 컴퓨터 지원 분자 설계에 대하여 더욱 알아보고싶었다.

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1) 수학, 생명공학, 신경학

2) 화합물 분자 구조의 이해 후 모형 만들기

3) 우리 주변의 물질은 수많은 원자들이 화학 결합을 통해 이룬 결과물이다. 이 화학 결합의 종류에는 이온 결합, 공유 결합 등이 있다. 이온 결합은 양이온과 음이온이 정전기적 인력에 의해 결합하는 것을 의미하고 공유 결합은 두 개의 불완전한 원자가 서로 전자를 공유하여 전자 결합쌍을 형성하는 것을 의미한다. 대다수의 유기 및 무기 화합물에서 공유 결합이 나타나고 그 대표적인 예로는 물, 이산화탄소 등이 있다.

4) 활동을 통해 그래핀, 아스피린, 퓨린, 암모니아, 에탄올, 이산화탄소의 분자 구조 및 결합 과정에 대한 설명을 들을 수 있었다. 그래핀은 흑연과 같은 탄소 동소체로 얼마전 통합과학 교과서에서 다루었듯이 각광받고 있는 신소재 중 하나이다. 그래핀은 탄소 원자들이 육각형의 벌집 모양으로 서로 연결되어 있는 구조로 이 그래핀을 둥글게 만 것과 같은 원통형의 탄소 구조를 탄소 나노 튜브라고 하는데 이 역시 불과 몇 주전 통합과학 수업에서 배웠던 물질이어서인지 더욱 신기하게 느껴졌다. 아스피린은 흔히 알려진 비스테로이드성 진통제의 일종으로 내가 얼마전 영어 발표를 위해 조사했던 경험이 있어 반가웠다. 아스피린의 분자식은 C9H8O4이고 벤젠을 이용해 만들기도 한다. 이 벤젠은 C6H6의 분자식을 가지는 정육각형 평면 고리 모양의 발암성 유기 화합물로, 단일 결합과 이중 결합이 교대로 돌아가며 이루어지는 1.5결합을 한다는 특징이 있다고 설명해주셨다. 에탄올의 분자식과 구조는 캠프를 통해 처음 알게되었는데 멘토 역할을 해주신 선배님께서 말하신대로 분자 구조가 정말 강아지와 같은 모양을 하고 있어서 신기했다. 또한 에탄올은 암모니아의 분자 구조와 비교해 볼 필요가 있는데, 에탄올의 경우 비공유결합이 2개여서 상대적으로 반발력이 높아 104.5~107° 정도의 결합각을 가지지만 암모니아의 경우는 비공유결합이 1개이기 때문에 반발력이 낮아 약 107° 정도의 결합각을 가진다는 것을 알게되었다. 마지막으로 설명을 들은 이산화탄소는 직접 모형을 만들어 보는 활동도 해봤는데 탄소를 중심으로 이중결합을 한 분자인데다 180의 결합각을 가지고 있어서 생각했던 것 보다 만들기가 까다로웠다. 그래도 활동 도중 여러가지 물질의 분자식과 구조를 그림으로 나타내어 하나하나 설명해주신 덕분에 재밌게 설명을 들을 수 있었다.

5) 에탄올의 분자구조가 신기해서 더 찾아보던 중 에탄올이 소독용으로 쓰이는 이유가 단백질을 변형시키고 세균의 외벽막을 구성하는 지질을 녹여 터뜨림으로써, 내부 단백질 구조를 파괴하고 융해시키기 때문이라는 것을 알게되었다. 따라서 벌레와 같은 생물에게 에탄올과 같은 알코올이 노출되면 매우 강한 자극으로 인해 곧 죽어버리게 되는데 이는 즉 에탄올이 염기성 물질처럼 단백질을 변성시키는 성질을 가지고 있다는 것을 의미한다. 하지만 에탄올은 산성도 염기상도 아닌 중성이라고 하며 뿐만 아니라 오히려 실제 알코올은 아주 약한 산성을 띈다고도 한다. 그렇다면 에탄올은 어떻게 지질을 녹이고 단백질과 DNA를 변성시킬 수 있을까? 이에 대해 찾아보니 에탄올과 지질은 모두 탄화수소 구조를 가져서 비극성을 나타낸다고 한다. 그래서 에탄올과 지질은 쉽게 상호작용이 가능한데, 이 과정에서 지질과 지질 분자 사이의 힘이 무너져 지질의 비극성과 섞일 수 있게 된다고 한다. 지질과 섞인 에탄올은 그 구조를 무너뜨려 세포막을 뚫고 세포 내부로 침투한 후 DNA와 단백질을 변성시킨다고 한다.

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1. 자신의 이름을 클릭한다.
2. 게시물 편집 탭에서 작성할 내용
1) 희망전공
2) 활동주제
3) 관련이론
4) 알게된 점, 흥미로웠던 점, 느낀점
5) 진로와의 연계하여 더 알아본 것
3. 사진이나 문서 첨부가능, 작성 후 업데이트(저장)
4. 다른 학생의 보드 수정하지 말 것
5. 작성기한 : 5월 31일(수)까지

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과학체험주간 활동 보고서 - 화학

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1) 생명과학

2) 화합물 분자 구조의 이해 후 모형 만들기

3) 그래핀, 아스피린, 퓨린, 암모니아, 에탄올, 벤젠, 이산화탄소 등의 분자가 원자의 이온, 공유결합으로 결합으로 만들어진다.

4) 그래핀은 굉장히 유연하고 전기전도도 또한 높아 신소재 개발로 많이 연구되고 있다. 벤젠의 경우 모든 결합각이 120°이고 공명구조를 이루어 굉장히 안정적이다. 퓨린은 자연에서 가장 널리 생성되는 질소를 함유하고 있는 화합물이다. 만들게 된 모형은 이산화탄소로 탄소와 각 산소가 이중결합하고, 공유전자쌍으로만 결합되어 있기에 결합각이 180°인 모양을 본따 만들었다.

5) 결합각이 달라지는 이유는 무엇일까 조사하였더니 비공유결합에 의한 것이었다. 예를 들자면 비공유결합이 1개 뿐인 암모니아는 비공유결합이 2개인 에탄올보다 상대적으로 반발력이 작아 107.5°정도의 각을 가지는데, 에탄올은 104.5~104.8°정도의 각을 가진다. 이는 비공유전자쌍이 결합쌍보다 더 많은 공간이 필요하게 되어 분자들마다 결합각은 약간씩 차이가 존재하게 된다는 이야기다. 결합전자쌍과 비공유전자쌍의 구성에 따라 각 전자쌍들이 이루는 각은 조금씩 달라질 수 있다.

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희망전공: 신소재공학
활동주제: 여러가지 분자구조
관련이론: 없음
알게된 점, 흥미로운 점, 느낀점: 그래핀의 분자구조가 한각이 120도를 이루는 정육각형들로 이루어져있다는 것을 알았고 이유가 궁금하여 활동이 끝나고 네이버에 검색하여 조사를 해본 결과 탄소가 이웃한 탄소 3개와 단일결합을 하면서 120도의 각을 이루게된다는 것을 새롭게 알 수 있었다. 또한, 활동의 마지막에 스티로폼과 녹말 이쑤시개를 이용하여 이산화탄소의 분자구조를 만드는 활동을했는데 재밌었다
진로와의 연계점: 다른 물질들보다 강철보다 200배 높은 강도, 구리보다 100배이상 잘통하는 전기 등 뛰어난 특성을 지닌 그래핀을 이용하여 나중에  효율성이 높은 전자회로, 반도체를 개발할것이다.

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1)수의학과
2)화합물 분자 구조 이론을 듣고 모형 만들기
3)결합의 종류에는 이온결합과 공유결합이 있다. 이온결합은 양이온과 음이온의 정전기적 인력에 의해 작용하는 결합이고 공유결합은 원자들이 각각 전자를 내놓아서 전자쌍을 만들고 전자쌍을 공유하는 결합이다 그래핀, 퓨린등 많은 것들을 배웠는데 그래핀은 탄소 동소체중 하나이며 탄소 원자들로 이루어져 있으며 탄소원자들은 육각형의 격자를 이루고 구리보다 전기가 잘 통하며 강철보다 훨씬 단단하다.
4)그래핀이나 알코올같은 것들은 평소에도 많이 들어본 것들이였고 배웠던 것들이라 그나마 이해하는데 쉬웠지만 퓨린과 같은 생소한 단어들은 이해하는데 조금 어렵기도 했고 복잡했다. 그래도 마지막에 화힙물의 모형을 직접 만들어보니 이론을 이해하는데 저금이나마 도움이 된 것 같다.
5)내 진로는 수의사인데 요즘 화학이라는 과목이 왠지 모르게 좋아지고 있다. 분명히 어려운 그런 과목인데 오히려 그걸 즐기도 있달까..? 그래서 그런지 이 활동이 끝난 뒤에도 퓨린에 대해 조금 더 조사를 해봤는데 퓨린은 통풍에 원인이 된다는 것을 알게 되었다. 사실 이런 문제를 일으키는 화합물인지는 몰랐었는데 직접 검색을 통해 찾아보니 더 다양한 정보를 많이 얻어 가는 것 같다.

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1) 대기과학(환경과학)
2) 분자 구조 관찰 및 분자 모형 만들기
3) 다양한 분들은 원자의 이온결합, 공유결합으로 만들어지는 것이다.
4) 벤젠, 아스피린, 에탄올, 그래핀, 이산화탄소의 분자 구조에 대해 이해하기 쉽게 그림과 함께 설명해주셔서 빠르게 이해할 수 있었다. 그리고 공명결합이라는 것을 처음 들어 무엇인지 더 찾아보니 폴링이라는 사람이 이중 결합과 단일 결합이 교대로 있을 때 각 결합의 차수가 변하는 현상을 공명이라고 했고, 그 공명을 통해서 나타나는 구조를 공명 구조라고 했다는 것을 알게 되었다. 다중 결합과 단일 결합이 번갈아가며 존재하는 평면 분자의 경우 공명 구조를 가지는데 그 중 비공유 전자쌍이 없는 예로 벤젠이 있었다. 이렇게 공명 구조가 무엇인지 알게 되니 당시에 설명 들었던 개념이 무슨 말이었는지 더 이해가 잘 되었다. 또 에탄올의 분자 구조가 익숙한 강아지 모양이라서 신기했고, 기억에 더 오래 남는 것 같다.
5) 우리가 호흡을 하며 들이마시기도 하고 대기에서 쉽게 보이는 탄소, 수소, 산소로 이루어진 물질이 에탄올이라는 것을 알게되었는데, 이런 에탄올에 대해 더 자세히 알고싶어 더 찾아보았다. 에탄올은 에틸 알코올이라고 불리기도 하는데 탄소 1개를 포함하는 알코올은 메탄올, 탄소 2개를 포함하는 알코올은 에탄올, 탄소 3개를 포함하는 알코올은 프로판올, 탄소 4개를 포함하는 알코올은 뷰탄올이라고 불리는 방식인데, 탄소 3개 이상을 포함하고 있는 알코올부터는 탄소들이 결합하고 있는 방식에 따라서 구조 이성질체가 존재하지만, 메탄올과 에탄올은 알코올의 성질을 유지하는 구조 이성질체가 없이 오직 1 종류만 존재한다는 것을 알게되어 너무 신기했다.(탄소 개수와 포화 탄화수소 및 알코올 명명 체계를 찾아보니 굉장히 다양한 명칭들이 있어 놀라웠다.)

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1)수학, 수학교육과
2)화합물 분자 구조 이해 후 모형 만들어보기
3)우리 쥬변의 다양한 것들은 원자 간의 결합으로 이루어진다.
4)그래핀, 알코올,퓨린 등의 분자 구조를 알아보고 이루는 분자들의 사이간에 각도를 중점적으로 찾아보면서 이후 직접 분자 구조를 만들어 보는 활동을 하였다.
그래핀은 탄소 층을 한 겹 분리 한 것으로 원자가 전자가 4인 탄소는 4개의 결합을 이룰 수있어 결합하며 120도의 안정적인 구조를 가질수있다. 이러한 안정적인 구조 덕에 가장 얇지만 가장 단단한 물질이라고 말한다. 또한 원기둥 모양으로 말아주면 탄소 나노튜브 등 다양하게 우리 찾아 볼 수있었다. 알코올을 분자 모형은 강아지 모양으로 가장 기억에 남았으며 또한 이 분자식도 원자마다 120도의 안정적인 각도를이루고 있다는 것이 기억에 남았다. 이후 스티로폼 공과 이쑤시개를 이용하여 직접 이산화탄소 분자식을 만들어 보면서 학습했던 내용을 다시 되돌아 볼 수 있어 흥미로웠다.
5)화학 분자시고 우리가 평소에는 직접 볼 수없지만 우리 주변에 항상 존재한다. 이러한 점을 버면 우리 주변에 의식하지 못했지만 항상 존재하는 것들에 대해 다시 생각 해 볼 수있었다.

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희망전공/공학계열(컴퓨터,기계)

활동 주제/여러 원자들의 분자 모형과 설명

관련이론/우선 관련이론이라 한다면 공유결합과 이온결합으로 이루어진 분자모형이 있고 그 결합중 벤젠의 공명구조라는 것을 직접 찾아보았다.벤젠은 흔히 알고 있는 6각형의 단일 결합과 이중결합의 구조가 제대로 설명하지 못하기에 단일 결합과 이중결합의 중간인 공명구조를 이룬다고 알려져있고 안정한 구조라고 한다.

알게된점 흥미로운 점 느낀점/우선 벤젠,아스피린,에탄올,그래핀에 대한 설명을 계속 들었고 설명을 재밌고 하셔서 흥미롭게 들었으며 벤젠이라는 원소의 공명구조라는 것은 처음들어보기에 호기심이 생겨서 자세하게 찾아보니 이러한 구조도 있구나라는 생각이 들었고 '앞으로도 더욱 배울게 많구나'라는 생각을 하였다. 활동중 가장 마지막에 하는 분자 모형 만들어보기에선 이산화탄소 분자 모형을 만들어보았다. 이산화탄소는 탄소하나에 산소2개가 각각 2쌍씩 공유하기에 분자모형을 만들었다.

진로와 연계하여 더 알아 본것/나는 내 희망진로인 컴퓨터공학과 관련하여 인터넷으로 검색을 해 보았다.나의 눈을 끄는 한가지의 기사가 보였다.그것의 제목은 계산화학으로 2013년 노벨 화학상은 컴퓨터 프로그램을 만든 3명의 과학자에게 돌아갔다고 한다. 그 이유를 찾아보니 과학자들이 컴퓨터 프로그램으로 화학실험을 가상으로 하도록 하여 화학발전에 큰 기여를 했다는 것이다.이러한 사안을 보면서 나도 이런 프로그램을 만들고 싶다는 생각이 들었다.

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1) 희망전공: 보건 의료 분야

2) 활동주제: 화합물 분자 구조의 이해 후 모형 만들기

3) 관련이론:

그래핀은 각 탄소 원자들이 육각형의 격자를 이루며 육각형의 꼭짓점에 탄소 원자가 위치하고 있는 모양이며 이것이 모여 2차원 평면을 이루고 있는 구조입니다. 그래핀은 전기가 잘 통하고 강도가 강하며 열전도성이 높고 탄성도 뛰어나 늘리거나 구부려도 전기적 성질을 잃지 않습니다.

벤젠은 6개의 탄소 원자가 동일 평면에 있는 평면 정육각형의 고리구조를 가지고 있습니다. 벤젠을 구성하는 6개의 탄소원자는 서로 공유결합을 이루며, 6개의 탄소 원자 끝에 각각 1개의 수소 원자가 공유결합을 이루고 있고 공명 구조를 이루고 있어 화학적으로 매우 안정합니다.

4) 알게된 점, 흥미로웠던 점, 느낀점: 비공유결합에 의해 결합각이 변화하는데 암모니아는 비공유결합이 1개라서 반발력이 작아 각도가 107.5°정도로 변화한다는 것을 알게되었고 흥미로웠던 내용이라 들으면서 즐거웠습니다.

5) 제 진로가 보건 의료인만큼 나중에 정말 많은 의학약품들을 보게될텐데 그 여러가지 중 알코올에 대해서 찾아보며 에탄올 70~80% 수용액은 살균손소독제로서 어떤 살균작용을 하고 에탄올이 어떠한 구조식을 가지고 있는지 등을 알게되었습니다.

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생명 과학 계열

분자의 구조 이해와 모형 제작

그래핀, 아스피린, 알코올 등의 다양한 원자의 결합과 그 방법(이온결합, 공유결합), 벤젠의 공명결합 등을 배웠다. 특히 벤젠의 공명구조가 기억에 남는데 특정 각도를 이루는 정 육각형의 탄소결합을 통해 단일결합과 이중결합 사이의 애매모호한 결합을 이룬다.

5)우리의 일상에서 흔히 볼 수 있는 여러 물체의 물질 구조는 상상하는것 보다 어렵지 않다. 인간에게 도움이 될 쉬 있고 여러 화학자, 공학자들에 대해 볼 수 있어어 좋았다.