2장 생명의 화학적 기초

2-1 원자로부터의 시작

*원소 - 물질을 구성하는 기본 요소이자 성질을 나타내며, 화학적 방법으로 더 이상 쪼개지지 않는 가장 기본적인 성분 

*원자 - 원소의 성질을 간직하는 가장 작은 단위(구성은 양성자, 중성자, 전자로 구성이 된다.)

->각각의 원소는 원자 번호를 갖는다.(원자의 핵에 있는 양성자의 수로 결정된다. But 원자 번호는 같지만 질량수=(양성자+중성자) 수가 다른 방사성 동위원소도 있다.)

(*방사성 동위원소 = 원자핵에 있는 중성자의 양에 의해 원자를 불안정하게 혹은 방사성으로 만든다. 방사성 원자는 핵이 붕괴될 때 소립자나 x-선 같은 에너지를 자연발생적으로 방출하는데, 이를 방사성 붕괴라 부르며, 이 과정을 통해 방사성 동위원소로 전환된다. )

원소의 성질과 특성에 따라 분류된 주기율표 

2-2 원자에서 분자까지

*원자에 존재하는 전자는 핵 주위 전자 구름이라 부르는 어느 공간에 존재한다. 이는 즉 핵 주위 공간의 부피인 오비탈을 차지한다. 

*오비탈 - 원자핵의 주의에 전자가 존재할 확률을 나타내는 함수로써, 전자가 원자핵 주위에서 발견될 확률을 나타내 주고, 원자 모형 어디에 전자가 존재하는지 위치를 나타내 준다.(쉽게 전자가 존재하는 빈 공간으로 쉽게 말하자면 아파트 내의 공실과도 같다고 볼 수 있다!!!)

위의 자료는 오비탈이라고 하는 공실내에 입주할 수 있는 세입자 전자의 배치도이다. 각 방을 우리는 오비탈이라 하자. 이 방에는 최대 2개의 전자가 들어갈 수 있으며, 전자가 1개만 있는 경우는 방이 비어 있기에 다른 전자들이 들어올 수 있다. 원자 번호가 커질수록 존재하는 전자들이 많아져 이를 모두 수용하기 위해선 여러 방과 층의 오비탈이 존재해야 한다. 우리는 여기서 각 층을 에너지 준위라 한다. 이 에너지 준위 즉 각 층은 s, p, d로 명명되며, 각 층이 포화상태가 되면 전자는 다음 층으로 건너가 방을 빌린다. 솔직히 이러한 개념은 화학이라는 분야에서 엄청 자세하고 세세하게 다루니 우린 어떻게 원자에 전자가 존재하는지 그 전자들은 어떻게 포진하는지 정도만 간단히 알아두고 가자!! 다시 봐도 봐도 너무 복잡하다.....

*화학결합 - 원자 간의 전자 교환을 통해 전자를 잃거나, 얻거나, 공유하며 안정된 형태가 되려는 결합을 말한다.

*분자 - 화학결합에 의해 연결된 같은 혹은 다른 원소들의 집합을 말한다. (ex. H20, NH3...)

 

2-3 생물분자의 결합

*원자는 동일한 양성자와 전자를 가진 균형 잡힌 상태에서 양전하, 음전하 어느 쪽에도 쏠리지 않는 순 전하 0인 상태로 존재한다. 하지만 [양성자 <전자 = 음전하], [양성자> 전자 = 양전하]를 갖는다. 여기서 양전하와 음전하를 갖는 원자를 우리는 이온(ion)이라 칭하며, 이는 원자가 전자를 얻거나 잃을 때 형성이 된다.

*이온 결합 - 반대의 전하를 가지는 서로 다른 원자가 결합하여 안정해지려는 성질에서 각 원자들은 이온을 주고받으며 강한 결합을 형성한다.(간단히 말해서 서로 다른 전하 간의 강력한 인력이 생기는 결합을 말한다.)(ex.NaCl)

*공유결합 - 원자 간의 전자들이 서로의 빈자리를 메꾸기 위해 서로 공유를 하는 결합이다.(즉. 같은 원룸 같은 층에 사는 두 사람이 방을 공유하기 위해 벽을 뚫는 느낌이다.)(ex.H2, N2, H2O)

*수소결합 - 전자를 끌어당기는 힘이 큰 F, O, N과 같은 원자와 공유 결합하고 있는 H원자가 다른 분자 중에 있는 비공유 전자쌍에 끌려 이루어지는 분자 간의 강한 인력이다.(수소결합은 약하므로 쉽게 형성되고 쉽게 파괴된다.)(ex.H2O-H2O)

 

2-4 생명에 필수적인 물

*물 분자는 내, 외부의 결합으로써 여러 가지 성질을 나타낸다. 예로 물분자가 가지는 성질은 다른 물질을 녹이는 용매의 역할로 용질이라 불리는 녹는 물질들을 녹여준다. 또한 온도에 따른 물의 상변화를 통해 이 세상에 존재하는 생물, 환경에 영향을 준다.

 

2-5 산과 염기

*산 - 물에 녹아 양이온을 띄는 수소이온을 내놓는 물질(H+)로 산을 형성한다. 대체적으로 신 맛을 띄며, PH척도라 불리는 기준에서 양이온과 수산화 이온의 평형상태 PH7보다 아래쪽에 위치한다.(ex. 시큼한 과일, 산성비, 탄산과 식초 등등...)

*염기 - 물에 녹아 음이온을 띄는 수산화 이온을 내놓는 물질(OH-)로 염기를 형성한다. 대체적으로 쓰고 떫은맛을 띄며, 단백질을 녹이는 성질을 지니고 있어 피부에 닿으면 미끈거리는 특징을 나타낸다. PH7보다 위쪽에 위치한다.(ex. 베이킹파우더, 비누, 화장품, 약품 등등...)