물이 화합물임을 알 수 있는 근거
물이 홑원소가 아니라 두 가지 원소로 구성된 화합물임을 알 수 있는 방법으로는 전기분해를 해보는 것이 있다. 물을 전기 분해하면 수소와 산소로 나뉘어진다. 결국 물은 수소와 산소로 구성된 화합물임을 알 수 있는 것이다.
공유결합은 비금속 원소끼리의 만남으로 이루어지는 결합이고 이온결합은 금속과 비금속의 만남으로 이루어지는 결합이다. 이온결합 물질은 전자의 주고받음이 이루어져서 이온이 된 상태에서 정전기적인 인력으로 결합을 한 것이고 공유결합은 전자를 받기를 원하는 원소끼리 전자를 공유하면서 이루어지는 결합이다.
극성은 전자의 치우침이 있는 것이고 비극성은 전자의 치우침이 없는 것이라 생각할 수 있다. 극성과 비극성은 전자의 치우침으로 나누는 것입니다. 즉 전자가 한쪽으로 치우쳐 있으면 극성이고 치우치지 않으면 비극성이다. 그런데 다른 원소들이 결합을 하는 경우 전기음성도의 차이가 생기기에 무조건 극성 결합을 하게된다.
여기서 중요한 것은 극성분자(물질)와 극성결합은 다르다는 것이다. 결합은 하나의 결합만을 의미하는 것이고 분자는 전체적인 구조를 생각해야한다. 그래서 극성은 결합의 극성과 분자의 극성으로 나누어서 생각을 해볼 수 있다. 즉 위에서 설명을 드렸듯이 다른 원소들이 결합을 하면 무조건 극성 결합이 되는 것이다. H2 O2이렇게 같은 것들이 결합을 하면 무조건 비극성 결합이고 HF, HCl 이렇게 다른 원소가 결합을 하면 극성 결합이 된다.
그런데 극성결합을 하는 것 중에 대칭의 구조를 가지는 것이 있다. CO2는 O=C=O이렇게 대칭 구조를 가진다. 그러면 탄소와 산소의 결합은 극성이 되지만 이러한 극성 결합이 양쪽에서 작용을 하니까 상쇄효과를 가져오는 것이다.
이러면 비극성(무극성) 분자(물질)이 된다. 하지만 암모니아의 경우 질소와 수소는 극성결합이고 전체적으로도 대칭을 이루지 못하기에 극성 물질이 되는 것이다. 수소결합은 수소가 질소, 산소, 플루오르와 결합한 분자들 사이에서 만들어지는 힘이다. 대표적인 것이 물인데 물은 수소와 산소의 결합이 있는 분자이다. 이런 경우 전기음성도의 차이가 다른 공유결합에 비해서 크기 때문에 수소는 델타 플러스를 띠고 산소는 델타마이너스를 가지고 있다.
결국 한 분자의 수소와 다른 분자의 산소끼리 인력이 생기게 된다. 이러한 인력에 의해서 분자와 분자사이에 생각보다 강한 힘이 만들어지는 것이다. 이것이 수소결합이다.
현실 세계: 국제우주정거장
ISS 우주비행사
달콤쌉싸름한 결말이 다가왔다. 오는 4월이면 러시인과 미국인 우주정거장 승무원 2명의 6개월간에 걸친 국제우주정거장(ISS) 근무가 끝나게 된다. 궤도상에서 거주하기가 결코 쉽지만은 않았다. 특히 탑재량이 큰 미국 우주셔틀이 지상에 있을 때 우주정거장에서의 생활하기란 더욱 어려웠다. 그러나 엑스페디션 10라는 이름으로 진행된 저궤도 우주공간에서의 생활은 달콤함이 더 많았다고 한다.
소유즈 우주선의 물품 재공급이 한 달간 지체되었고, 비상시를 대비한 음식창고가 이미 이전 임무로 텅 비어있었던 탓에 우주비행사 살리잔 샤리포브와 르로이 차오가 디저트와 사탕을 많이 먹을 수밖에 없었기 때문이라고. 물론 이 외에도, 알 수 없는 원인으로 지난 몇 달간 반복해서 고장나버린 커다란 몸집의 엘렉트론 산소 생성기를 고쳐야 했던 일 등 난관도 많았다고 한다.
1월의 우주 유영은 작동불량으로 추정되는 원인으로 인해 무산되었는데, 갈색 잔여물이 엘렉트론 배기구 주변 우주정거장 외부에서 발견되기도 했다. 3월에 있을 최종 우주유영 이후, 샤리포프와 차오는 ISS를 돌보는 임무를 엑스페디션 11 승무원들에게 넘겨줄 예정이다. 다음 승무원들은 ISS에서 올해 말 소유즈 우주선 귀환에 대비해 준비하는 일을 계속하게 된다. 이들에게는 충분한 양의 치킨 데리야키와 연어가 지급되기를 기대해 본다.
생체물리학
공기중의 산소 농도가 증가할 경우
반응속도만을 놓고 보면 농도가 진해지면 반응속도가 빨라지므로 산소의 농도가 진해지면 호흡속도가 빨라진다고 생각할 수 있다. 하지만 이 경우는 우리 인체를 놓고 보는 것이라 이렇게 단순하게 생각할 수만은 없을 것 같다.
산소의 농도와 우리인체의 관계만 놓고 보더라도 너무 높아도 안 좋고 너무 낮아도 안 좋고 적절한 농도를 유지해야한다. 우리가 병원에서 고압산소를 쓰는데 이때의 농도도 순수산소만 주입하면 인체에 치명적인 영향을 준다. 적절한 농도로 주어졌을 때 호흡속도를 빠르게 할 수 있는 것이다. 그래서 호흡기에 이상이 생긴 응급환자에게는 원활한 호흡을 위해 산소마스크를 착용시켜 산소를 보급하는데 이때에도 적절한 농도로 주어져야 하고 이런 경우에 호흡속도는 빨라질 수 있는 것이다.
결론적으로 산소의 농도가 높아질 때 분당 호흡수는 증가할 수도, 감소할 수도 있다. 이것은 인체의 상황과 농도에 따라 달라질 수 있다. 이에 반해 이산화탄소 농도가 증가하면 호흡수가 많아지고, 감소하면 호흡수가 적어지게 된다.
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