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. 

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.