SURPRISER

0. 목차'최강의 금속'은 무엇일까?금속은 '단단함'과 '변형되기 쉬운 성질'을 동시에 가지고 있다.'자유 전자'가 '결합 상태'를 바꾼다.같은 구리라도 '단단한 구리'와 '연한 구리'가 있다.칼을 만들 때 가열하는 이유다양한 성질의 합금1. '최강의 금속'은 무엇일까? 세상에서 가장 단단한 물질은 '다이아몬드(Diamond)'이다. 그러면 '다이아몬드'는 '최강의 물질'이라고 할 수 있을까? 그렇지는 않다. 다이아몬드는 가장 단단한 물질이지만, 어느 각도에서 충격을 가하면 순간적으로 깨진다. 방법에 따라서는 간단히 부서지는 물질이기도 한 것이다. 그러면 다이아몬드를 사용한 드릴로도 여간해서는 구멍이 나지 않는 '텅스텐(W, 원자번호 74번)'을 사용한 '초경합금'은 어떨까? '초경합금(hard meta..

'희소 금속'을 대체하는 기술 외에도, 실제로는 '희소 금속'을 안정적으로 공급하기 위한 여러 방법이 시도되고 있다. 그 방법으로는 주로 '미지의 광상 찾기', '심해에서 잠자는 희토류 원소 찾기', '비축하기', '회수해서 재활용하기', '사용량 줄이기' 5가지를 들 수 있다.0. 목차미지의 광상 찾기심해에서 잠자는 희토류 원소 찾기비축하기회수해서 재활용 하기사용량 줄이기1. 미지의 광상 찾기 현재 해저와 지상의 미개발 지역에서 새로운 희소 금속의 탐색이 계속되고 있다. 하지만 이미 지표에 얼굴을 내놓은 광상은 모두 발견되었다고 생각된다. 그렇다면, 목표는 지하나 해저에 잠자고 있는 미발견 광상이 되어야 한다. 탐색을 할 때는 먼저 '지질도' 등을 바탕으로, 목적하는 '희소 금속'이 있을만한 곳을 추정..

0. 목차 희토류 원소 '희토류 원소'의 성질 '희토류 원소'가 산출되는 광상 대부분의 희토류 원소는 '중국'에서 생산 중 1. 희토류 원소 '희토류(Rare Earth)'는 주기율표의 '3족' 가운데 17종의 '금속 원소'를 통틀어 말하는 것이다. '스칸듐(Sc)', '이트륨(Y)'과 '란타넘족(Lanthanide)'에 있는 원소가 모두 포함된다. '희토류(Rare Earth)'에서 Rare는 희소하다는 의미이다. 하지만 현재에는 희토류 원소'의 지각 속 존재량이 반드시 적은 것만은 아니라는 사실이 알려져 있다. 그러면 '희토류(Rare Earth)'에서 earth는 어떤 의미일까? earth는 일반적으로 '지구'나 '대지'라는 의미로 쓰이지만, 땅이나 암석의 주성분인 '산화물(O2-를 포함하는 물질)..

미국 '버지니아 커먼웰스 대학교(Virginia Commonwealth University)'의 '존 B. 펜(John B. Fenn, 1917~2010)' 박사, 스위스 연방공과대학의 '쿠르크 뷔트리히(Kurt Wuthrich)' 박사, 일본의 '다나카 고이치(たなかこういち, 1959~)' 연구원은 2002년도에 노벨상을 수상했다. 이들 3명이 2002년 노벨상을 받은 이유는, 단백질 등 생물의 몸을 만드는 분자 종류를 특정하는 방법'과 '단백질의 구조를 분석하는 방법'을 개발했기 때문이었다. 인간의 유전 정보 한 세트를 '게놈(Genome)'이라고 한다. 그에 비해 DNA라는 설계도에서 만들어져 몸속에서 기능하는 단백질 한 세트를 '프로테옴(Proteome)'이라고 한다. 그리고 이 '프로테옴'을 분..

0. 목차 루시페린의 결정화에 성공하다 미국으로 건너가 평면해파리를 만나다 발광 단백질 '에쿼린'을 추출하다. 생물 연구에 '에쿼린'이 이용되기 시작했다. '에쿼린' 연구가 'GFP'의 발견으로 이어졌다. GFP를 이용한 '표지' 수법이 확립되어 보급되었다. 1. 루시페린의 결정화에 성공하다. '발광(Luminescence)'하는 생물이라면, 많은 사람들이 '반딧불(firefly)'을 생각할 것이다. 하지만 자연계에는 반딧불 외에도 다양한 생물이 '발광' 능력을 가지고 있다. '갯반디(Vargula hilgendorfii)'도 발광하는 생물 가운데 하나이다. '오사무 시모무라(下村 脩, 1928~2018)' 박사는 일본 나고야 대학의 연구생 시절에(1955년부터), 빛을 내는 해양 생물인 '갯반디'의 발..

0. 목차인류가 '만물의 근원'에 대해 의문을 가지기 시작했다.4원소설원자론주기율표의 탄생1. 인류가 '만물의 근원'에 대해 의문을 가지기 시작했다. 물질을 끊임없이 작은 것으로 나누어가면, 마지막에는 무엇이 될까? 지금으로부터 약 2500년 전, 그리스의 철학자들은 '만물의 근원'에 대해서 생각하기 시작했다.1-1. 탈레스는 만물의 근원을 '물'이라고 주장했다. 고대 그리스에서는 자연 현상들을 이해하기 위해 물질을 구성하고 있는 입자에 대한 논의가 끊임없이 이어졌다. 이러한 물질의 구성 입자, 즉 원소에 대해 처음으로 관심을 갖고 해답을 구한 사람은 '철학의 아버지'라고 불리는 고대 그리스의 철학자 '탈레스(Thales, 기원전 624~기원전 546)'이다. '탈레스'는 만물의 근원을 '물(water)..

0. 목차 '무기 화학'과 '유기 화학' 화학의 역사 원소 분석 장치 원자의 손 원자의 결합 유기물의 골격 작용기(Functional Group)' 이성질체(isomer) 탄소의 특징 자연계의 유기물 인공 유기물 '유기 화학'과 석유 '유기 화학'과 약학 1. '무기 화학'과 '유기 화학' '화학(Chemistry)'은 크게 '무기 화학(Inorganic chemistry)'과 '유기 화학(Organic chemistry)'으로 나누어져 있다. '무기 화학'은 원소 및 무기화합물을 다루는 화학 분야이고, '유기 화학'은 대부분의 탄소 화합물을 연구 대상으로 다루는 화학의 한 분야이다. 화학이 '무기 화학'과 '유기 화학'으로 갈라진 것은 대략 18세기 후반이다. 당시의 화학자들은 동식물이나 그것들로 만드..

0. 목차 '결정'이란? 결정의 종류와 구조 격자 결함 결정 성장(Crystal Growth) 비결정질 액정(Liquid Crystal) 형상기억합금 반도체 결정 결정의 설계 1. '결정'이란? 우리의 주위에는 다양한 물질이 있다. 많은 물질들은 온도나 압력 등의 조건에 따라 기체, 액체, 고체의 상태를 오가며 바뀐다. 물질의 상태를 정하는 것은 원자와 분자의 움직임이다. 고체를 원자 수준에서 보면, 대게는 원자나 분자 등이 방향성을 가진 규칙적인 배열 방식을 되풀이하고 있는데, 이것을 '결정(Crystal)'이라고 한다. '고체(Solid)'의 대부분은 결정이다. 단결정(Single Crystal): '수정(Quartz)'은 투명하면서 다각형의 면으로 둘러싸여 있다. 어떤 결정이라도 대응하는 면과 면이..

0. 목차 주기율표 원자끼리의 결합 분자끼리의 결합 분자의 운동 새로운 분자를 인공적으로 만든다. 1. 주기율표 '원자(Atom)'은 '원자핵(Atomic Nucleus)'과 그것을 둘러싼 '전자(Electron)'로 이루어져 있다. 그리고 원자핵은 '양성자(Proton)'과 '중성자(Neutron)'로 이루어진다. '양성자의 수'와 '전자의 수'는 같으며, 이것을 '원자 번호'라고 한다. 원자가 다른 원자와 결합을 할지, 그리고 어떤 결합을 할지는 '원자가전자(원자의 가장 바깥쪽에 있는 전자)'의 수와 배치와 관계가 있다. 원소의 주기율표는 원자 번호의 차례대로 원소를 나열하고, '원자가전자(Valence Electron)'의 배치가 비슷한 것끼리 세로로 나열하거나 한곳에 모아놓은 '원소의 장부'이다...

만물은 '원자(atom)'으로 이루어져 있다. 그런데 '원자'의 정체는 무엇일까?0. 목차원자의 정체를 밝힌 주요 과학자원자의 정체전자는 파동과 입자의 성질을 동시에 갖는다.'전자구름'의 모양'전자의 수'가 원소의 화학적인 성질을 결정한다.양성자와 중성자의 발견동위 원소 (isotope)핵력 (Nuclear force)우주의 원소 존재도1. 원자의 정체를 밝힌 주요 과학자1785년경(앙투안 라부아지에): 원소의 개념, 질량 보존의 법칙1799년(조제프 프루스트): 일정 성분비의 법칙1803년(존 돌턴): 원자론1804년(존 돌턴): 배수 비례의 법칙1811년(아메데오 아보가드로): 분자의 개념, 아보가드로 상수1869년(드미트리 멘델레예프): 주기율표(1968년에 발견 후 다음해에 발표)1897년(조지프..

따뜻해지면 얼음이 녹는 것은 당연하다고 생각할 수도 있다. 하지만 분자 규모로 보았을 때, 얼음이 녹기 시작하는 '계기'는 알려져 있지 않았다. 그러다가 얼음 내부에 있는 '물 분자(H2O)'의 움직임을 시뮬레이션함으로써, 얼음이 안쪽부터 녹는 '계기'가 세계 최초로 규명되었다. 0. 목차 '얼음이 녹는다는 것'은 '물 분자가 격자점에서 벗어나 규칙적인 구조가 깨지는 것' 얼음의 안쪽이 녹는 방식 물 분자의 연결을 깨뜨리는 '계기'를 규명하였다. 1. '얼음이 녹는다는 것'은 '물 분자가 격자점에서 벗어나 규칙적인 구조가 깨지는 것' 고체의 '얼음(Ice)'과 액체의 '물(Water)'의 차이는, 얼음보다 물속에서 '물 분자(H2O)'가 비교적 더 자유롭게 움직이고 있다는 점이다. 한편, 얼음 속의 물 ..

0. 목차 바닷물은 왜 혈액이나 조직액의 성분과 비슷할까? 바닷물, 혈액, 조직액에 녹아 있는 원소의 종류는 비슷하다. 1. 바닷물은 왜 혈액이나 조직액의 성분과 비슷할까? 바다의 물에는 지구상에 존재하는 거의 모든 종류의 원소가 녹아 있다. 그 가운데 가장 많이 녹아 있는 원소는 '나트륨(Na)'과 '염소(Cl)'이다. 사람의 몸에는 몸무게의 약 60%이나 되는 물이 있다. 그리고 그 수분의 약 30%가 '혈액(blood)'과 '조직액(tissue liquid)'이다. '조직액'은 모세 혈관에서 스며 나와 세포의 틈을 채우는 액체이다. 그리고 인체를 둘러싸고 있는 혈액과 조직액에 녹아 있는 주된 원소도 '나트륨(Na)'과 '염소(Cl)'이다. 나아가 혈액과 조직액에는 '칼륨(K)', '칼슘(Ca)', ..

물에 이상한 성질을 부여하는 것은 '수소 결합'이다. 그런데 '수소 결합'을 일으키는 '수소 원자' 또한 실로 특이한 성질을 가진 원자이다. '수소'의 성질에 대해 알아보자.0. 목차수소의 기본 정보'수소'는 모든 원자의 근원이다.우주에 있는 원자의 약 92%는 '수소 원자'수소는 어떻게 발견되었는가?수소의 성질수소는 왜 2개가 모여 '분자'를 이룰까?수소의 화합물1. 수소의 기본 정보특징-원자 번호1분류비금속색무색상태기체공기에 대한 비중0.0695녹는점-259.14℃끓는점-252.87℃2. '수소'는 모든 원자의 근원이다. 우주는 지금으로부터 약 138억 년 전에 탄생했다. 우주가 탄생으로부터 10-5초 후 무렵에는 '양성자(Proton)'와 '중성자(Neutron)'가 생겼다고 한다. 그리고 우주 탄..

0. 목차 산은 시큼한 맛을 낸다. 리트머스 색소 '산'과 '염기'의 정의 pH '산-염기'와 생활 1. 산은 시큼한 맛을 낸다. 산은 영어로 'Acid'라고 한다. 라틴어의 'Acidus(시큼하다)'에서 유래하는 acid는 영국의 철학자 '프랜시스 베이컨(1561~1626)'이 1626년에 영어로 끌어들였다고 한다. (Acid의 어원에는 이외에도 여러 가지 설이 있음) 또 한자의 '산(酸)'은 요리할 때 고기를 부드럽게 하는 작용을 가진 시큼한 맛을 나타낸다는 설이 있다. 17세기까지는, 물질이 산인지를 구분하는 방법은 맛을 보고 시큼한지 아닌지를 확인하는 방법밖에 없었다. 그런데 시큼한지 아닌지의 판단은 사람에 따라 서로 다르며, 맛을 보면 위험한 물질도 있다. 즉, 산인지 아닌지를 정확하게 구분할 ..

대한민국 환경부의 통계에 따르면, 2020년 기준 대한민국 국민의 1인당 하루 '수돗물(Tap water)' 사용량은 295L로, 주요 선진국과 비교하면 많은편이라고 한다. 그러면 대한민국의 수돗물은 안전한 물일까? 다행히도 대한민국의 수돗물은 아주 안전하고 깨끗한 물이라고 한다. 그러면 이렇게 깨끗하고 안전한 수돗물은 과연 어떻게 만들어지고 있을까? 0. 목차 '곰팡이 냄새'나 '석회 냄새'의 원인 정수 처리 과정 1. '곰팡이 냄새'나 '석회 냄새'의 원인 '곰팡이 냄새'의 원인: 수돗물에서 맡을 수 있는 '곰팡이 냄새'의 원인은 식물 플랑크톤이 만드는 '지오스민(Geosmin)' 등의 유기물이다. 지오스민은 1L의 물에 10ng정도만 있어도 곰팡이 냄새가 느껴질 정도로 냄새가 강한 물질이다. '석회..

만화, 영화, 소설 등에는 물 위를 이동하는 둔갑술을 쓰는 사람이 종종 나온다. 또 15세기의 발명가 '레오나르도 다빈치(Leonardo da Vinci)'는 수상 보행 기구의 스케치를 남기기도 했다. 아마도 오래전부터 사람들은 수면를 발로 이동하는 일에 흥미를 가지고 있었던 듯하다. 그런데 생물계에는 수면을 이동하는 것들이 실제로 있다. 그리고 그중에는 수면은 달려나가는 것도 있다. 이들은 어떻게 수면 위를 이동하는 것일까? 또 인간도 수면을 달릴 수 있는 방법이 있을까? 0. 목차 등지느러미 도마뱀 '표면장력'을 이용하는 수면의 작은 곤충 인간은 수면을 달릴 수 있는가? 1. 등지느러미 도마뱀 '등지느러미 도마뱀(Basiliscus sp.)'은 중앙아메리카의 정글에 서식한다. 이들은 몸무게가 2~50..

얼음, 물 수증기는 모두 같은 물질이다. 하지만 밀도, 분자의 운동 능력 등 여러 점에서 성질이 서로 크게 다르다. 그런데 물은 매우 극단적인 환경에 놓이면, 물과 수증기의 구별이 사라진 '초임계수(Supercritial Water)'가 되어 기묘하고 강력한 성질을 갖는다.0. 목차초임계 유체(Supercritical Liquid)초임계수(Supercritial Water)산업에서의 응용1. 초임계 유체 '얼음(Ice)', '물(Water)' '수증기(Steam)'는 모두 같은 물질이지만, 밀도, 분자의 운동 능력 등 여러 점에서 성질이 서로 크게 다르다. 그런데 극단적인 환경에 놓인 물질은 때때로 우리의 상상을 뛰어넘는 성질을 보이는 경우가 있다. '상태도'에서는 '임계 온도'를 넘으면 기체와 액체를 ..

일반적인 상황에서 물은 0℃ 이하에 놓이면 얼음이 된다. 하지만 어는점 아래에 있어도 물이 얼지 않는 '과냉각(Supercooling)'이라는 현상도 있다. '과냉각'이란 과연 어떤 현상일까? 0. 목차 물질의 상태는 '온도'와 '압력'에 따라 크게 바뀐다. 자극이 없으면 얼지 않는다. 우리 주변의 '과냉각' '과냉각'은 산업 분야에서도 응용된다. 1. 물질의 상태는 '온도'와 '압력'에 따라 크게 바뀐다. '액체의 물'을 냉동실에서 얼리면 '고체의 물(얼음)'이 되고, 냄비나 주전자에서 데우면 '기체의 물(수증기)'가 된다. 이처럼 우리 주변의 물질의 모습에서 알 수 있듯이, 물질의 상태는 '온도'와 '압력'에 따라 크게 바뀐다. 1-1. 물의 상태도 '온도'와 '압력'을 변화시켰을 때, '물의 상태'..

책상 위에서 책을 미끄러지게 해도, 미끄러짐은 오래가지 않고 곧 멈춘다. 이것은 '마찰(friction)'이 운동을 방해하기 때문이다. 하지만 얼음 위에서 스케이트를 신고 미끄러지면, 의도적으로 브레이크를 걸지 않는 한 여간해서 멈추지 않는다. 얼음은 매우 마찰이 적어, 미끄러지기 쉬운 물질이다. 사람들은 얼음판 위가 매우 미끄럽다는 사실을 경험적으로 알고 있다. 하지만 얼음이 미끄러운 이유에 대해서는 뜻밖에도 수수께끼가 많아서, 지금까지도 그 메커니즘에 대해 논쟁이 계속되고 있다. 도대체 '얼음(ice)'은 왜 미끄러울까? 원래 얼음은 우리가 생활하는 온도의 범위에서는 매우 잘 녹으며, 심지어 -10℃의 한겨울에도 얼음이 녹을 수 있다. 얼음이 0℃보다 낮은 온도에서도 잘 녹는 이유는 -10℃이라는 저..

'물(Water)'은 인간과 뗄 수 없는 매우 중요한 물질인 동시에, 매우 이상한 물질이다. 고체인 '얼음'이 액체인 '물' 위에 뜨거나, 녹는점과 끓는점이 아주 높은 등 이상한 점이 대단히 많다. 물은 왜 이렇게 다른 물질에 비해 특이한 성질을 가지고 있는 것일까?0. 목차물 분자의 궤도물 분자의 구조수소 결합(Hydrogen Bond)물의 성질'수소 결합'을 하는 다양한 물질들1. 물 분자의 궤도1-1. 수소와 산소를 섞어 불태우면 물이 생긴다. 기체인 '수소(H2)'와 기체인 '산소(O2)'를 섞어서 불태우면 '물(H2O)'이 생긴다. 이 반응이 일어나는 과정은 다음과 같다. '수소'와 '산소'에서 '물'이 생기는 것이 간단한 반응처럼 보일지 몰라도, 실제의 진행과정은 복잡하다. 기체에 열을 가하면..

'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. 목차철보다 무거운 원소는 '초신성 폭발'에 의해 만들어졌다?철보다 무거운 원소의 합성 과정을 검증한다.초신성 폭발에서 지구가 생기기까지인공적으로 합성된 원소가속기..

0. 목차 '왜소행성'이란 무엇인가? 세레스(Ceres) 명왕성(Pluto) 에리스(Eris) 하우미아(Haumea) 마케마케(Makemake) 1. '왜소행성'이란 무엇인가? '왜소행성(Drwarf Planet)'은 2006년 8월, '국제천문연맹(IAU)'에서 태양계의 행성에 대한 분류법을 새로 계정하면서 만들어진 천체의 한 종류이다. 소행성과 행성의 중간 단계의 천체를 분류할 때 쓰인다. 최근 천문기기의 발달로, 지금껏 보지 못했던 작은 천체들이 계속 발견되었다. 심지어 명왕성의 크기만하거나 더 큰 천체들이 발견되기에 이르자, 2006년 8월 '국제천문연맹(IAU)'에서는 태양계의 행성에 대한 분류법을 새로 개정하면서, 왜소 행성이라는 새로운 명칭을 제정하였다. 왜소행성은 다음과 같이 4가지 항목에..

화성과 목성 궤도 사이에는 소행성들이 집중적으로 분포하고 있다. '소행성대(Asteroid Belt)'라고 불리는 이곳에는 '소행성(Asteroid)'들이 띠 모양으로 떠돌고 있다. 그 개수만 해도 약 80만 개 정도로 추정된다고 한다. 발견되는 것의 대부분은, 크기가 작아서 스스로의 중력으로 '공 모양'이 되지 못하고 변형된 형태를 이루고 있다. 암석 위주의 천체인 경우, 공 모양이 되기 위해서는 지름 800km 정도가 필요하다고 한다. 여기에서는 이미 생긴 목성 등 거대 행성의 강한 중력에 의해 궤도가 흔들리고 서로 충돌하는 속도가 너무 빨라서, 행성으로 성장하기 보다 파괴되는 경향이 강했던 것으로 보인다. 0. 목차 소행성의 기원 소행성 탐사 소행성과 지구가 충돌할 가능성 소행성 목록 1. 소행성의..

'혜성(Comet)'은 행성으로 성장하지 못한 얼음먼지로 주로 '카이퍼대(Kuiper Belt)'와 '오르트 구름(Oort cloud)'에 분포하고 있다. 혜성은 '얼음먼지(Icy Dust)'로 구성되어 있다. 얼음먼지에서 얼음이란 단어는, 먼지의 온도가 낮나는 물리적 설명이 아니라 먼지를 구성하는 성분이 고체형태라는 의미이다. 혜성의 핵은 태양계가 생긴 초기 단계에 태양계의 가장자리에서 생긴 것으로 보인다. 그래서 소행성과 마찬가지로, 초기 태양계의 정보를 가지고 있을 것으로 생각된다. 0. 목차 혜성의 정체는 어떻게 밝혀졌는가? 혜성의 종류 혜성의 꼬리 혜성 목록 1. 혜성의 정체는 어떻게 밝혀졌는가? 1-1. 중세시대에 혜성은 대체로 불길한 징조로 간주되었다. 지난 수천 년 동안 '혜성(Comet)..

'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 복잡..

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. 목차녹의 구조몸 속의 이온표백제(Bleaching Agent)산과 염기1. 녹의 구조1-1. '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..

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 ..