최고난도 과학 지문, Crash course로 대비하기
안녕하세요 독서칼럼에 진심인 타르코프스키입니다.
혹시 Crashcourse를 아시나요? 단기 집중 과정, 특강이라는 뜻을 가지고 있는 세계적인 교육 컨텐츠 서비스(유튜브 채널)입니다.
Crash Course는 학술적 정확성과 전문성을 핵심 가치로 삼는 교육 콘텐츠 플랫폼입니다. 이 채널의 가장 큰 강점은 각 분야의 전문가들이 직접 참여하는 콘텐츠 제작 과정에 있습니다. 모든 시리즈는 해당 분야의 전문가가 스크립트를 작성하고 감수하여 학술적 정확성을 추구합니다. 또한 PBS Digital Studios, Arizona State University 등 권위 있는 교육 기관들과의 파트너십을 통해 콘텐츠의 질과 신뢰도를 더욱 높이고 있습니다. 채널은 단순한 정보 전달을 넘어 대학 수준의 심도 있는 내용을 다루며, 최근에는 실제 대학 학점을 제공하는 온라인 코스까지 개설하여 그 전문성을 인정받고 있습니다. Crash Course의 이러한 노력은 복잡한 학술 개념을 정확하고 접근하기 쉬운 형태로 전달하는 데 성공하여 1,500만 명 이상의 구독자를 보유하고 있습니다. Kurzgesagt의 영상에는, 진화, 빅뱅, 면역체계, 바이러스, 원자력 발전, 은행업의 원리 등 다양한 출제 가능 주제들이 포진해 있습니다.
이제 서론 읽을 시간도 없습니다.
핸드폰 켠 김에, (1)유기화학에서의 표준화된 명명법 , (2)구조 이성질체와 기하 이성질체 , (3) 입체화학과 키랄성을 소개한 아래 지문들을 읽어보세요.
이 글을 완독하면 적어도 9개의 개념어를 얻어갈 수 있습니다.
-작용기(functional group), 치환기(substituent), 배수 접두사(multiplicative prefix), 원자가 껍질 전자쌍 반발(VSEPR) 이론, 궤도 혼성화(orbital hybridization), 시그마(σ) 및 파이(π) 결합, 키랄성(chirality), 칸-인골드-프렐로그(Cahn-Ingold-Prelog) 우선순위 규칙, 비키랄성(achiral)
(좋아요 누르고 시험운 받아가세요!)
(연습문제 1)
출처: https://youtu.be/HhT2E7wuAgg?si=ZiruUVIFynWOfPl4
참조 및 재구성.
|
(연습문제 2)
출처: https://youtu.be/cpWHgKgKxGk?si=EhJy49pqjNJsJ_1F
참조 및 재구성.
유기 분자(organic molecules)의 삼차원적 구조를 파악하는 것은 그들의 화학적 특성과 상호작용을 이해하는 데 있어 핵심적인 요소이다. 루이스 구조(Lewis structures)와 같은 전통적인 이차원 표현 방식은 분자 배열에 대한 간소화된 시각을 제공하지만, 분자 기하학(molecular geometry)과 반응성을 예측하는 데 필수적인 공간적 정보를 결여하고 있다. 루이스 구조에서 원자가 껍질 전자쌍 반발(Valence Shell Electron Pair Repulsion, VSEPR) 이론으로의 진화는 전자쌍 간의 반발을 고려하여 분자 형태를 예측함으로써 상당한 진전을 이루었다. VSEPR 이론은 중심 원자 주변의 전자쌍이 반발을 최소화하도록 배열되어 선형, 삼각평면형, 사면체형과 같은 특정 기하학적 구조를 형성한다고 주장한다. 그러나 VSEPR 이론만으로는 관찰된 분자 기하학을 완전히 설명할 수 없어 궤도 혼성화(orbital hybridization) 개념의 발전이 필요하게 되었다. 궤도 혼성화는 원자 궤도(s, p, d, f)를 혼합하여 새로운 혼성 궤도(sp, sp², sp³)를 형성함으로써 분자 결합과 형태를 더 정확히 설명할 수 있게 한다. 예를 들어, 메탄(CH₄)에서 탄소 원자는 sp³ 혼성화를 거쳐 네 개의 동등한 혼성 궤도를 형성하여 반발을 최소화하는 사면체 배열을 이루며, 직접적인 궤도 중첩을 통해 시그마(σ) 결합을 형성한다. 에텐(C₂H₄)에서는 탄소 원자들이 sp² 혼성화를 이용하여 평면 구조를 형성하고, 시그마 결합과 함께 혼성화되지 않은 p 궤도의 측면 중첩으로 인한 파이(π) 결합이 이중 결합의 특성을 설명한다. 에틴(C₂H₂)은 sp 혼성화를 나타내어 선형 기하 구조를 가지며, 탄소 원자 사이에 하나의 시그마 결합과 두 개의 파이 결합이 형성되어 삼중 결합의 특징을 보인다. 원자가 결합 이론(valence bond theory)의 핵심인 시그마 및 파이 결합의 개념은 유기 분자에서 단일, 이중, 삼중 결합의 본질을 명확히 한다. 물(H₂O)에서와 같이 고립 전자쌍(lone pairs)도 분자 기하학에 영향을 미치며, 산소 원자의 sp³ 혼성화는 고립 전자쌍의 반발로 인해 굽은 분자 형태를 초래한다. 이러한 결합 이론의 이해는 동일한 분자식을 가지지만 연결 방식이 다른 구조 이성질체(constitutional isomers)와 이중 결합 주위의 회전 제한으로 인해 공간 배열이 다른 기하 이성질체(geometric isomers)를 설명하는 데 필수적이다. 정확한 분자 구조의 중요성은 DNA 이중 나선의 규명에서 잘 드러나며, 여기서 원자 혼성화와 결합의 정확한 인식이 필수적이었다. 질소 염기 간의 수소 결합을 수용할 수 없었던 초기 모델들의 한계는 카보닐 그룹에서의 sp² 혼성화가 필요한 분자 상호작용을 형성하는 데 중요하다는 점을 강조했다. 따라서 궤도 혼성화, 분자 기하학, 결합 유형의 상호작용은 화합물의 물리적 및 화학적 특성에 영향을 미치는 유기 화학의 기반이다. |
<틀린 선택지> |
<틀린 선택지> |
<틀린 선택지> |
<이 글에서 얻어갈 개념 3가지> |
(연습문제 3)
출처: https://youtu.be/Bw_cetheReo?si=jzaODOOsx7M1PVxG
참조 및 재구성.
입체화학(stereochemistry)은 분자 내 원자들의 3차원 배열을 탐구하는 학문으로, 화학적 거동과 생물학적 활성에 지대한 영향을 미친다. 이는 인체에서 D-포도당과 L-포도당에 대한 상이한 대사 반응을 통해 명확히 드러난다. 이 당류들은 동일한 분자식을 지니지만, 키랄성(chirality)으로 인해 거울상이성질체(enantiomer)를 형성한다. 키랄성은 키랄 중심(chiral center)이라 불리는 탄소 원자가 네 가지 상이한 그룹과 결합할 때 발생한다. 이러한 미묘한 비대칭성으로 인해 인체 효소는 L-포도당을 인지하지 못해 소화불가능하게 되며, 이는 입체화학이 지배하는 생화학적 상호작용의 특이성을 부각시킨다. 키랄성의 개념은 유기 분자에서 광범위하게 적용되는데, 부탄-2-올(butan-2-ol)에서 볼 수 있듯이 중심 탄소가 키랄 중심이 되어 공간 배치가 상이한 두 거울상이성질체를 생성한다. 이러한 거울상이성질체를 구별하기 위해, 화학자들은 칸-인골드-프렐로그(Cahn-Ingold-Prelog) 우선순위 규칙을 활용한다. 이 규칙은 원자 번호에 기반하여 치환기에 우선순위를 부여하고, 이를 통해 R(rectus, 우회전) 또는 S(sinister, 좌회전)로 배열을 지정한다. 이러한 배열의 정확한 표현을 위해서는 구조적 도식에서 실선 쐐기와 점선 쐐기를 사용하여 관찰자 쪽으로 돌출되거나 멀어지는 결합을 나타내야 하며, 이를 통해 2차원 평면상에 분자의 3차원 구조를 전달할 수 있다. 약리학에서 입체화학은 결정적인 역할을 한다. 화합물의 생물학적 활성이 그 공간적 배열에 좌우될 수 있기 때문이다. 이는 천식 치료제인 알부테롤(albuterol)에서 잘 예시되는데, 한 거울상이성질체는 치료 효과를 나타내는 반면 다른 하나는 비활성이거나 원치 않는 효과를 유발할 수 있다. 입체화학의 원리를 이해하고 적용함으로써 약물 개발 과정에서 원하는 거울상이성질체를 식별하고 분리할 수 있게 된다. 또한 다수의 키랄 중심을 가진 분자들은 복잡한 입체화학적 관계를 나타낼 수 있으며, 내부 대칭면의 존재는 키랄 중심을 가진 분자를 비키랄성(achiral)으로 만들 수 있다. 예를 들어, 메틸사이클로펜테인(methylcyclopentane)은 대칭면으로 인해 비키랄성이지만, 2-메틸사이클로펜트-1-엔(2-methylcyclopent-1-ene)은 그러한 대칭성이 결여되어 키랄성을 띤다. 분자의 키랄성을 판단하는 과정은 대칭성을 평가하고 거울상을 구성하여 중첩 가능성을 검토하는 것을 포함한다. 시스-1,2-디브로모사이클로헥산(cis-1,2-dibromocyclohexane)과 같은 환상 화합물에서는 내부 대칭면으로 인해 비키랄성을 띠지만, 트랜스 이성질체는 대칭성이 없어 키랄성을 나타낸다. 키랄 중심과 대칭 요소를 식별하는 데 도움을 주는 흐름도와 같은 체계적 방법을 사용하면 분자 키랄성의 분석이 용이해진다. 입체화학과 그 명명법의 숙달은 화학자들이 분자 구조를 명확히 소통하고 그 상호작용 및 특성을 예측하는 데 필수적이다. 입체화학 연구는 분자 거동에 대한 이해를 증진시킬 뿐만 아니라, 입체이성질체가 약물의 효능과 안전성을 좌우하는 제약 분야 등에서 중대한 함의를 지닌다. 궁극적으로, 분자 기하학의 정밀한 제어와 이해는 화학 및 생물학 발전에서 입체화학의 핵심적 역할을 확증하며, 미세한 구조적 차이가 어떻게 상당한 생물학적 결과를 초래할 수 있는지를 강조한다. |
<틀린 선택지> |
<틀린 선택지> |
<틀린 선택지> |
<이 글에서 얻어갈 개념 3가지> |
오늘은 여기까지입니다. 읽어주셔서 감사합니다.
0 XDK (+0)
유익한 글을 읽었다면 작성자에게 XDK를 선물하세요.
-
얼버기 3
좋은 아침 한국 얼린 버섯 기상 달리다 재수생 풍문으로 들었소 내가 수학황이 될 관상인가?
-
ㅁㅌㅊ?
-
강x 9회 7
왜 더프랑 점수가 똑같음;;; 하 ㅠㅠㅠㅠㅠ
-
안녕하세요! 참 이렇게 다시 말하기 싫었지만 점점 시험이 1주일씩 다가 올때마다...
-
웹툰정주행했는데 1
여기가 어디지... 분명 10시에 시작했는데
-
장발 관둘까 0
ㅎㅎ
-
장학금 지급 이것때문인듯 이거 보고 온게 큰데 지급방식도 홈페이지에 명시 안해두고...
-
집앞에 사고난듯 3
끼이익 쾅 소리남 차vs차는 아닌거같고 혼자 박은건가
-
개미친얼버기 10
-
가능함? 6모3 9모4 나왔고 6모 친 뒤로 국어 하나도 손 안댔는데 수능때도...
-
지거국 이상이면 어차피 다 자기하기 나름인것같애 물론 메디컬 빼고 ㅇㅇ
-
지구과학 질문 1
섭입대에서 잡아당기는 힘이 작용할 때 섭입하는 판이 섭입되는 판을 잡아당기는건가요,...
-
어그로 ㅈㅅ합니다 일년 반 쓰던 샤프가 방금 요절했습니다 몇주전부터 맛탱이가...
-
....
-
수능 50일 18
문과 평균 4~5등급인데 평균 3등급 바라는 건 너무 욕심이겠죠 가천대나 경기대 꼭...
-
흠
-
걍 정신만 썩은듯 분명 투입을 안한게아닌데 결과가 안나와
-
인스타 보니까 싹다 연고전이야 하긴 청춘이 최고다
-
끝말잇기가 아니고 연상되는 단어를 말하는거임 예를들면 사람 영장류 원숭이 이렇게요
-
쓰다가 매일 똑같은 식의 공부를 해서 굳이 안쓰고있긴한데 10일 후면 26수능 딱...
-
지듣노 0
촛불 켜면 감성 ㅈ되는데
-
그렇다고 도서관 가기는 또 귀찮아서 논문 피뎁을 벅벅 보는 걸 즐기는 나
-
특히 수학같은게 6~7월에 전성기였다가 9월쯤에 존나 쇠퇴함 작년에도 재작년에도...
-
제곧내임 자습시간도 많이 확보할 수 있고 국수탐 다 잘가르치는 과외생들한테 과외만 받는게 나을까요?
-
젊어지고 싶다 6
너무 늙어버린것 같음..
-
통일교 보면 진짜 뭐지 싶음 님들은 이해가됨? 일본은 싫지만 일본여행 가는거랑 동급 아닌가
-
원래 이거 사려고 갔음 등급 상이라고 돼 있는데 책등 변색돼 있어서 열받았지만...
-
현우진이 잘생겨 보임
-
9평 끝나고부터 이렇게 살았는데
-
끝말잇기할사람 41
고?
-
잘생겼다 1
는 것은 외모를 통해서 많은 사람의 호감을 산다는 것입니다.
-
1. 모든것은 대상이다 2. 대상은 대상으로 이루어진다 표기법 대상1=대상2+대상3...
-
펀쿨섹좌 잘생김 1
알파남인 듯
-
순천 살인마처럼 2
뒤에서 슬금슬금 다가와서 찌르는 건 어떻게 피해야함? ㅅㅂ.. 피할 수가 있긴 하나
-
전과목 다 그렇게 공부했음 다음에 하면 이해할거라는 마인든데 상당히 글러먹은듯...
-
lim (x->0) f(x)/x² = 0일 때 f''(0)=0이다? 17
단 f(x)는 미분가능한 함수 (수정하면서 추가함) 증명하거나 반례 들면 덕코 다줄게
-
잠이 안와요 6
고대의 검은 캔버스는 누구의 것이었던가 살별의 꼬리로 채워넣은 은빛 해변 달빛을...
-
원함수가 미분가능하면 도함수는 연속인가요? 원함수가 실수전체에서 미분가능하면...
-
포르쉐 카이안 하이브리드가 드림칸데 못 산다 살 돈 있어도 어떻게 모은돈인데 차에...
-
이러고선 수2 확통 화학 생명 영어 23등급 맞고 중간끝나고 여러 애들헌테 무시와...
-
1. 모든것은 대상이다 2. 대상은 대상으로 이루어진다 표기법 대상1=대상2+대상3...
-
정보 4대 2로 이김 파머 포트트릭 그냥 그렇다구요 신나서 적어봤어요 잘께요
-
연애 어떻게함 그거..
-
돈 모으기 ㅋㅋㅋ 재워주지 밥 주지 나갈돈이 없는데 월급도 인상?? 군대가가전 천...
-
21살 먹고 보기 괜찮음요? 가끔 드라마 보고싶네
-
정삼각형 넓이가 X이고 3분의2 × X가 색칠한 부분의 넓이라고 X를 정삼각형 으로...
-
거리는 둘다 멀어서 상관없는데 아웃풋 커리큘럼 다 따져서 어디가는게 좋음?
와 이분 왤케 알짜임