SURPRISER

'스포츠 음료(Sports Drink)'나 '이온 음료(Ionic Drink)' 등에는 '나트륨 이온(Na+)'이나 '칼륨 이온(K+)', '마그네슘 이온(Mg2+)' 같은 여러 가지 이온이 들어 있다. 이들은 몸의 혈액, 조직액에 녹아 있는 성분과 비슷하고, 농도도 거의 비슷한 값으로 되어 있다. 0. 목차 '스포츠 음료'의 효과 '스포츠 음료'는 몸에 흡수되기 쉽다. 1. '스포츠 음료'의 효과 우리가 설사를 하거나 땀을 흘리면, 땀이나 설사와 함께 몸밖으로 이온이 배출된다. 몸 =속에서는 이온의 균형이 매우 중요하다. 예컨대 땀을 많이 흘려서 '나트륨 이온(Na+)' 등의 염분을 많이 잃으면, 열경련이나 열실신 등이 일어난다. 그래서 심한 설사나 극단적으로 땀을 흘린 경우에는, 수분과 동시에 잃어버..

'철(Fe, 원자번호 26번)'과 '철(Fe)'보다 가벼운 원소는, '빅뱅(BigBang)'과 '항성(Star)'에서의 '핵융합(Nuclear Fusion)'에 의해 만들어졌다고 한다. '빅뱅(Big Bang)'에 의해 '수소(H, 원자번호 1번)'와 '헬륨(He, 원자번호 2번)'이 만들어졌고, 항성에서의 '핵융합'에 의해 26번 원소까지 만들어졌다. 우리의 우주는 90종 정도의 원소로 이루어져 있으며, 가운데 철보다 무거운 원소가 3분의 2 이상을 차지한다. 그러면 '철(Fe, 원자번호 27번)'보다 무거운 원소들은 어떻게 만들어졌을까? 0. 목차 철보다 무거운 원소는 '초신성 폭발'에 의해 만들어졌다? 철보다 무거운 원소의 합성 과정을 검증한다. 초신성 폭발에서 지구가 생기기까지 인공적으로 합성된 ..

'전지(Battery)'는 '이온화 경향(Ionization Tendency)'에 차이가 있는 두 금속을 연결하여 전류가 흐르게 만든 것이다. 그러면 구체적으로 '전지(Battery)'의 메커니즘은 어떻게 될까? 0. 목차 볼타 전지(voltaic cell) 망가니즈 건전지(manganese drycell) 리튬 이온 전지(lithium-ion battery) 기원전 3세기 무렵에 이미 '전지'가 있었다? '도금'은 전지의 역반응을 이용한다. 1. 볼타 전지 '아연(Zn)'과 '구리(Cu)'를 이용한 것이 세계 최초의 전지인 '볼타 전지(voltaic cell)'이다. 상대적으로 '이온화 경향(Ionization Tendency)'이 큰 '아연(Zn)'은 전자를 뺏기기 쉬워, 구리에게 전자를 뺏기고 '아..

0. 목차 '이온 액체'란 무엇인가? '이온 액체'는 어디에 이용되는가? 1. '이온 액체'란 무엇인가? 일반적으로 '소금(염화나트륨)'은 고체 상태이며, 물에 녹이면 결합되어 있떤 이온이 뿔뿔이 흩어진다. 그리고 소금을 800℃라는 고온으로 가열하면, 녹아서 액체가 된다. 이처럼 상온에서는 물 등으로 녹이지 않는 한, 이온이 뿔뿔이 흩어져 존재하는 경우는 없다고 생각되어 왔다. 그런데, 이러한 상식에 어긋나는 액체가 있다면 믿겠는가? 놀랍게도, 상온에서 물 등에 녹아 있지 않은 상태에서 뿔뿔이 이온으로 존재하는 액체가 존재한다. 녹는점이 실온 정도로 매우 낮은 이 액체를 '이온 액체(Ionic Liquid)'라고 한다. '이온 액체'에도 여러 가지 종류가 있으며, 탄소 원자나 산소 원자 등으로 이루어진..

바닷물에는 여러 가지 이온이 녹아 있다. 바닷물이 짠 이유도 주로 '나트륨 이온(Na+)'의 맛을 느끼기 때문이다. 하지만 바닷물에서 염분을 제거할 수 있을까? 이것은 바닷물에서 이온을 제거한다는 뜻이다. 0. 목차 이온 교환막 이온 교환 수지 역삼투막 1. 이온 교환막 일반적으로 바닷물에서 이온을 제거하는 방법으로는, 바닷물을 열로 증발시켰다가 다시 식혀 담수로 만드는 방법이 알려져 있다. 또 약품을 가하는 방법도 있다. 하지만 물을 증발시키거나 약품을 가하지 않고 이온을 제거하는 방법도 있다. 바로 '이온 교환막(Ion-Exchanged Membrane)'을 이용하는 방법이다. '이온 교환막'에는 '양이온 교환막(cation-exchange membrane)'과 '음이온 교환막(anion-exchan..

0. 목차 녹의 구조 몸 속의 이온 표백제 산과 염기 1. 녹의 구조 1-1. '산화'와 '환원' '구리(Cu)'에 '산소(O2)'를 뿜으면서 가열하면, '구리'는 '산화'해 '산화구리(CuO)'가 된다. '산화(Oxidation)'는 넓은 의미에서는 '전자를 잃는 것(전자를 넘겨주는 것)'을 의미하지만, 우리 주변에서 일어나는 산화의 다수는 '산소 원자와 결합하는 것'을 말한다. 그리고 '산화구리(CuO)'에 '수소(H2)'를 뿜으면서 가열하면, 산화구리는 '환원'해 '구리(Cu)'로 되돌아간다. '환원(Reduction)'은 넓은 의미에서는 '전자를 뺏는 것(전자를 얻는 것)을 의미하지만, 우리 주변에서 일어나는 환원의 다수는 '수소 원자와 결합하는 것'을 말한다. 환원이라는 말은 산화물에서 산소를 ..

0. 목차 이온은 어떻게 발견되었는가? 원자의 구조 이온의 정체 이온 결합 융해 어는점 내림 순수한 물에는 전기가 통하지 않는다. 이온화 에너지 이온화 경향 1. 이온은 어떻게 발견되었는가? 1-1. 물이 전기에 의해 수소와 산소로 분해되었다. 사건의 발단은 1800년에 들어서면서, 이탈리아의 과학자 '알레산드로 볼타(Alessandro Volta, 1745~1827)'가 최초로 '전지(battery)'를 발표한 일이었다. 그가 전지를 발표하던 해에, 그 전지의 양 끝에 철사를 물에 담그면 각각의 철사에서 기체가 발생한다는 사실이 알려졌다. 기체를 조사하자, 그것은 이미 발견된 수소와 산소로 판명되었다. 물이 전기에 의해, 수소와 산소로 분해된 것이다. 이 소식을 들은 여러 연구자들은 여러 가지 액체에 ..

'지질(Lipid)'에는 상온에서 액체인 '기름(Oil)'과 상온에서 고체인 '지방(Fat)'이 있다. '식물성 기름'의 대부분은 '기름'이고, '동물성 기름의 대부분은 '지방'이다. 같은 '지질(Lipid)'임에도 불구하고 상온에서 고체인 '지방'과 액체인 '기름'이 있는 이유는 무엇일까? 사실 지방산에는 다양한 종류가 있으며, 지방과 기름은 지방산의 조성이 다르다. 이 '지방산의 조성'에 따라 '지질'의 성질이 변하는 것이다. 0. 목차 '식물성 기름'과 '동물 지방' '포화 지방산'과 '불포화 지방산' 트랜스 지방산은 유해하다. 식용유 지방산의 조성 비교 1. '식물성 기름'과 '동물 지방' '식물성 기름(Vegetable oil)'은 식물의 씨나 열매로 정제한 기름으로, 대부분 상온에서 액체이다...

0. 목차 수소(H, Hydrogen) 헬륨(He, Helium) 리튬(Li, Lithium) 베릴륨(Be, Beryllium) 붕소(B, Boron) 탄소(C, Carbon) 질소(N, Nitrogen) 산소(O, Oxygen) 플루오린, 플루오르, 불소(F, Fluorine) 네온(Ne, Neon) 나트륨, 소듐(Na, Sodium) 마그네슘(Mg, Magnesium) 알루미늄(Al, Aluminium) 규소(Si, Silicon) 인(P, Phosphorus) 황(S, Sulfur) 염소(Cl, Chlorine) 아르곤(Ar, Argon) 칼륨, 포타슘(K, Potassium) 칼슘(Ca, Calcium) 스칸듐(Sc, Scandium) 티타늄, 타티타늄, 티탄(Ti, Titanium) 바나듐(V,..

'네오디뮴 자석(Neodymium Magnet)'은 일본 '스미토모 특수금속(Sumitomo Metal Industries)'의 '사가와 마사토(佐川眞仁)'가 개발한 사상 최강의 영구 자석이다. 네오디뮴 자석은 이름 그대로 '네오디뮴(Nd, 원자번호 60번)'을 사용한 자석으로, 매우 강력한 '자기력(Magnetic Force)'을 가지고 있다. 세탁기, 냉장고, 에어컨, 하이브리드 자동차 등의 '모터(Motor), '하드디스크(Hard Disk)', '헬스케어 기기(Healthcare Device)', '스마트폰(Smarphone)' 등 여러 가지 제품에 '네오디뮴 자석(Neodymium Magnet)'이 사용되고 있다. 0. 목차 네오디뮴 자석의 개발 자석이 될 수 있는 원소 네오디뮴 자석의 약점 고..

'금속(Metal)'은 특유의 광택이 있고, 전기나 열을 잘 전하며, 얇게 펴거나 가늘고 길게 늘일 수 있는 물질을 말한다. 118번까지의 원소 가운데 96종의 원소가 '금속'으로 분류되어 있을 정도로 '금속 원소'는 주기율표의 대부분을 차지하고 있다. 0. 목차 금속 결합 금속의 광택 전기와 열의 전도 전성과 연성 자석에 붙는 금속 금속, 비금속, 반도체 1. 금속 결합 독일의 물리학자 '폴 드루드(Paul Drude, 1863~1906)'은 금속의 '전기 저항'을 설명하기 위해 1900년에 금속의 '드루드 모형(Drude model)'을 발표하였다. '드루드 모형'은 금속이 '양전기를 띤 금속 원자'와, 금속 원자 사이를 이동하는 '자유 전자(Free Electron)'로 이루어져 있다는 모델이다. ..

0. 목차 원소를 찾아서 성질이 제각각인 원소를 어떻게 정리할 것인가? 원소를 질량순으로 정리하다. 주기율표의 탄생 최신 주기율표 동위 원소 전자껍질 같은 족의 원소가 비슷한 성질을 나타내는 이유 1. 원소를 찾아서 1-1. 새로운 원소를 찾아서 1669년 독일의 연금술사 '헤니히 브란트(Hennig Brand, 1630~1692)'는 사람의 소변을 대량으로 끓이고 있었다. 연금술사란 '철(Fe)'이나 '납(Pb)' 등의 값싼 금속을 달구거나 뭔가를 섞어서 '금(Au)'같은 값비싼 금속을 만들려고 했던 사람을 말한다. 브란트도 그 같은 연구의 하나로 소변을 분석하고 있었다. '브란트'는 소변을 펄펄 끓임으로써 검은 침천물을 얻었는데, 그 침전물에 더욱 강한 열을 가하자 하얀색 물질로 변하고, 나아가 밝게..