[대학생물] 원자와 분자 : 생명의 화학적 기초

 

 

기본개념

원자는 양성자 수로 결정된다.

원자량 = 양성자 수 + 중성자 수 (전자의 무게는 극히 가벼우므로 무시한다.)

 

원자의 성질은 전자의 수에 따라 달라진다.

전자의 수 = 양성자의 수 (일반적으로)

 

중성자 수가 양성자 수와 다른 경우를 동위원소 라고 한다.

전자 수는 같으므로 화학적 특성은 동일하다.

일부 동위원소들은 불안정하여 붕괴되면서 방사선을 방출한다.

 

전자들은 준위에 맞는 궤도에서 움직인다. 핵에서 멀리 떨어져 있는 전자들은 가까이 있는 전자들보다 더 많은에너지를 가지고 있다.

에너지가 가장 높은 전자를 원자가전자(valence electron)라 하고, 원자가껍질(valence shell)을 차지한다고 한다.

 

첫 번째 궤도는 전자가 2개가 있는것이 안정적이다.

두 번째 궤도 부터는 전자가 8개가 있는것이 안정적이다.

이 성질로 인해 원자끼리의 결합이나 이온화가 이루어진다.

 

화학결합

공유결합 : 전자 쌍을 공유한다. 결합 에너지가 다른 결합과 비교도 안될 만큼 가장 강하다.

이온결합 : 반대되는 전하를 끌어당기는 힘으로 이루어진다.

수소결합 : 수소 원자를 공유한다. 약한 인력을 가지며 DNA나 단백질과 같은 거대분자의 3차원적 구조를 결정하는데 매우 중요하다.

소수성 결합 : 비극성 물질 간의 산호작용

반데르발스 결합 : 전자들이 끊임없이 움직이며 순간적으로 약한 양전하와 음전하를 뜨게 되는데 이때 작용하는 아주 약한 인력이다. 매우 가까운 거리에서만 작용한다.

 

공유결합은 극성 또는 비극성일 수 있다.

 

화학식의 종류

실험식 : NH₂

분자식 : N₂H₂

구조식 : H-O-H

 

분자의 기능은 분자의 형태와 관련이 있다.

분자의 형태는 어느 한도 내에서는 바뀔 수 있지만, 살아있는 세포내에서의 분자는 주로 기하학적 형태에 의해 기능이 좌우된다.

 

물의 특성

1. 물 분자는 극성이므로 물은 굉장히 좋은 용매이다.

각 물 분자의 부분적 양전하(수소 원자)와 부분적 음전하(산소 원자)는 이온화 고체의 표면에 양이온과 음이온을 끌어당겨 둘러싼다. 이를 수화작용(hydration)이라 하며 이렇게 용해된 물질은 용질(solution)입니다.

2. 수소 결합으로 인한 응집력(cohesive forces), 표면장력(surface tension)

3. 부착력 - 모세관 작용

4. 표면장력

5. 비열이 높아서(수소결합) 항상성 유지에 사용되기 좋음

 

산과 염기

산(acid) : 용액 내에서 분해되어 H+와 음이온을 만드는 물질

염기(base) : 용액 내에서 분해되어 OH- 와 양이온을 만든다.

산과 염기가 반응하면 물과 염을 만든다.

HCl + NaOH -> H20 + NaCl