영화속의 화학 이야기선정한 영화 제목: 브레이킹 배드서론브레이킹 배드는 미국 방송 AMC에서 2008년부터 2013년까지 방영한 미국 드라마로, 평범했던 고등학교 화학과목 선생님이 폐암판정을 받고 본인이 죽게 된 후 남은 가족들의 생계를 위해 불법 마약제조에 가담하게 되면서 발생되는 일들을 그리고 있습니다 이 영화에서 월터 화이트가 제조한 마약은 메탐페타민으로 흔히 필로폰, 혹은 히로뽕이라 불리는 것으로, 중추신경계 자극제로 작용하는 강력한 환각유발 마약물질입니다. 이 메탐페타민을 제조하는데 필요한 핵심화학물질은 바로 할로겐화 알칼리 금속입니다. 할로겐화 알칼리 금속은 할로겐원소와 알칼리 금속으로 이루워진 화합물을 지칭하는 말로, 극심한 반응성과 불안정성을 지닌 성질로 인해 영화속에서 메탐페타민 합성을 위한 강력한 환원제로 사용되었습니다.본론에서는 먼저 할로겐화 알칼리 금속의 화학적 구조와 성분 및 성질에 대해 서술할 것입니다. 이어서 영화속에서 메탐페타민 제조과정에서 이 물질이 왜, 어떻게 활용되었는지 알아보고, 그로인한 인체에 대한 위험성을 서술할 생각입니다. 마지막으로 마약의 불법제조 및 약물사용의 부작용과 해로움에 대한 서술을 마치며 본론을 마무리지을 생각입니다.본론1)할로젠화 알칼리금속의 정의와 종류할로젠화 알칼리금속은 앞서 서론에서도 언급했듯 알칼리 금속에 할로젠원소가 결합된 화합물입니다. 알칼리금속은 주기율표상 1족원소에 해당하는 리튬, 나트륨, 칼륨등의 원소를 지칭하고, 할로젠원소는 플루오린,염소,브로민과 같은 17족 원소를 지칭하는 말입니다. 이렇게 금속과 비금속이 결합을 할때는 이온결합을 하게되고 이로 인해 생성된 화합물이 할로젠화 알칼리 금속이라 합니다. 대표적인 할로젠화 알칼리 금속은 NACL 염화나트륨이 있으며 이 영화속에서 마약을 제조하기 위해 사용된 할로젠화 알칼리금속은 염화메틸암모늄(CH3NH3CL)이라는 화합물로, 양이온인 메틸암모늄이온과 음이온인 염화이온이 반응하여 생성된 무색 결정체형태를 띄는 물질입니다. 이온결합구조이기에 물에 잘 녹고 열에 불안정하여 분해되기 쉬운 특성이 있고, 부식성과 독성이 있어 취급시 주의를 요하는 물질입니다.2) 할로젠화 알칼리 금속의 화학적 성질 그에 따른 활용영화속에서 메스암페타민을 추출하는데 염화메틸암모늄과 같은 할로젠화 알칼리금속을 사용한 이유는 이 물질의 지니고 있는 강력한 환원성 때문입니다. 영화속에서 주인공 월터와 제시가 사용한 염화메틸암모늄은, 의료용 목적으로 사용가능한 에페드린을 마약의 성분인 메스암페타민으로 전환시키는데 환원제 역할을 하여 에페드린의 하이드록실기(-OH)를 제거하여 추출하는데 사용되었습니다.이에 대한 화학식은 다음과 같습니다.C _{10} H _{15} NO+CH _{3} NH _{3} Cl->C _{10} H _{15} N+CH _{3} NH _{2} +H _{2} O+HCl물론 영화속에선 그저 마약을 제조하는 환원제로서 사용되었지만 이러한 강한 환원력으로 할로젠화 알칼리 금속은 다양한 산업 및 연구분야에서 사용되고도 있습니다. 먼저 화학산업에서는 염화메틸암모늄은 메틸렌 유도체나 아민화합물을 합성하는데 사용되고 금속 정련 공정의 환원제등에 활용되고 있습니다. 석유정제 산업에서는 할로젠화알칼리금속의 강한 염기성의 성질을 이용해 석유화학 공정의 촉매로 사용되고 있습니다. 예를 들어 중질 나프타 개질 공정의 과정에서 염화리튬(할로젠화 알칼리금속)이 그 촉매로 작용되어 고옥탄가 가솔린을 생산하는데 이용되곤 합니다. 그 뿐만 아니라 식품가공 산업에선 의약품 합성, 전자산업에선 반도체 제조 공정의 식각공정에서의 세정용액의 성분으로 다양한 활용처가 존재합니다.3) 할로겐화 알칼리금속의 위험성앞서 2)에서 언급했듯 할로겐화 알칼리금속은 대표적인 강한 염기성 물질로 산과 반응하면 강력한 중화반응을 일으키는 성질이 있습니다. 이런 불안정성과 강한 반응성으로 인해 할로겐화 알칼리 금속은 수분, 공기등의 환경에 노출되면 매우 위험한 반응을 일으킬 수 있습니다. 예를 들어 대표적인 할로겐화 알칼리 금속인 NaCl은 물과 다음과 같이 반응합니다.2NaCl(s)+2H _{2} O(l)->2NaOH(aq)+H _{2} (g)+Cl(g)이 반응의 생성물인 수소가스는 공기중의 산소와 결합하면 큰 폭발적인 반응이 일어날 수도 있습니다. 또한 알칼리 금속 자체가 공기중의 산소와 반응하여 화재 위험을 초래 할 수도 있습니다.앞서 언급한 염화나트륨에서 나트륨은 산소와 반응하면 매우 큰 발열 반응이 일어날 수도 있기 때문입니다. 따라서 할로젠화알칼리금속의 화합물들은 제조,보관,운송의 과정에서 수분이나 잔류되어있는 공기와의 접촉이치명적이기에 언제나 항상 완벽한 건조상태에 불활성기체로 채운 상태에서 취급을 해야만 합니다. 영화속에서는 월터와 제시가 처음으로 메탐페타민을 만들 때 이 화합물이 지닌 위험성을 잘 보여줍니다. 그들은 오래된 트레일러안에서 수소화 알루미늄리튬이 실수로 물과 접촉하게 되면서 발생한 수소가스로 인해 큰 폭발을 경험하게 됩니다. 이는 할로겐화 알칼리 금속이 지닌 불안정성과 위험성을 잘 보여준 영화속 한 장면이라 생각합니다.또다른 할로젠화알칼리 금속이 지닌 위험성은 그 화합물이 지니고 있는 독성입니다. 이 화학물질은 기관지, 눈, 피부에 즉각적인 화상 및 손상을 입힐 수 있으며 지속적으로 노출될 경우에는 암 발병위험을 극단적으로 높이기도 합니다. 따라서 할로젠화 알칼리금속화합물을 다룰 때에는 반드시 환기가 잘되는 공간에서 내화학성방진 마스크, 고글,방독복,장갑등 보호장비를 갖추고 취급해야만 할 것입니다. 또한 취급 후에는 반드시 철저한 세척을 해야 하며, 오염된 물품은 적절히 폐기해야 합니다. 누출 사고 발생시에는 신속한 방제조치를 취해야 하면 누출지역을 격리시키고 불활성 물질로 흡수한 뒤에 전문업체에 인계하는 것이 안전할 것입니다.4)메스 암페타민의 화학적 구조와 그 위험성앞서서는 할로겐화 알칼리금속의 화학적성질 및 위험성에 대해 서술해 보았다면 이번에는 수단이 아닌 그목적 자체의 추출물, 메스암페타민에 대한 화학적 성질및인체에 미치는 영향에 대해서 설명해보자 합니다. 메스암페타민의화학식은 C10H15N으로, 페닐에틸아민 구조기반에 메틸기가 추가되어 있는 형태입니다. 그로 인해 기존의 중추신경계 자극효과에 더욱 강력한 자극효과를 느끼게 됩니다. 분자구조형태에 측쇄 끝에 위치한 아민기(-NH2)는 신경전달 물질과 결합하여 강력한 중추신경게 자극 작용을 나타내고 메틸기(CH3)는 이 측쇄에 결합되어 있어 기존에 암페타민보다 더 강한 효과를 만드는 구조로 되어 있는 것입니다.
2024년 2학기 생활과 화학 총 4개의 시험 기출문제입니다.TIPS이과목은 총 4번의 시험을 보는데(1.2차시험 1,2차퀴즈)제가 들었던 학기는 4번의 시험중 2번은 족보랑 다른 문제가 몇몇개씩 섞여서 나왔고 2번의 시험은 족보 그대로 나왔습니다. 평균적으로 시험의 형식이 족보랑 다르게 몇 개씩 섞어내고 퀴즈의 형식은 족보그대로 내시는 경향이 있습니다.(아무래도 퀴즈보단 시험의 배점이 높기에..)그럼에도 저는 단 한번도 시험공부를 하고 시험을 본적이 없었지만 정말 가볍게 a+을 확보했습니다.몇가지 팁을 드리자면 족보대로 출제되는 문제들중 약간씩 다르게 변형하시는 경우가 있으십니다. 족보에는 적절한 것을 고르라 했는데 적절하지 않은 것을 고르라고 문제를 바꾸시거나 ,선지 몇 개를 바꾸시는 경향이 있으십니다. 따라서 족보랑 같은 문제라고 선지 하나하나 보지도 않고 바로 고르고 넘어가시지 않기를 추천드립니다.그리고 족보에 나오지 않은 문제들은 챗지피티 활용하십쇼. 족보랑 다르게 내봤자 많아야 3~4문제이고 이정도는 챗지피티로 서칭해서 문제를 푸셔도 시간적으로 전혀 부담되시지 않을 것입니다.혹시 이런 생각하시는 분들 있으실 겁니다. 몇몇 문제는 최신족보랑 다르게 나오면 옛날족보들 문제들까지 사서 보면 되지 않을까?-->아닙니다. 제가 그생각으로 2016년족보부터 다 사봤는데 결국엔 최신족보에 없으면 옛날족보에도 없는 문제입니다. 즉 교수님이 매년 새롭게 출제하시는 문제라는 것입니다. 그러니 괜히 이거말고 딴것까지 사시지 않으셔도 됩니다(애초에 제가 혹시몰라서 2016년부터 족보까지 다 넣어드렸습니다). 이건 제가 장담합니다.또 이 과목은 리포트와 토론을 진행하는데 토론은 그냥 대충 아무렇게 적어 작성하시면 무난하게 10점만점에 9점정도 주십니다. 리포트는 주제가 (매년 똑같은거 같은데..) 영화속에 등장하는 화학물질입니다. 여기서 또 팁을 드리자면 퀼른이라는 사이트가 있습니다 리포트 주제랑 분량설정해서 입력하면 레포트를 써주는데 이 퀄리티가 상당합니다. 그렇다고 그 짝지은 것은?(1) 옥살산-염산(2) 마크롤리드-소디움염(3) 아트로핀-아플라톡신(4) 포타숨염-펩타이드(5) 알칼로이드-납염5. 초임계 유체 (supercritical fluid)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?(1) 초임계 물의 비중은 일반적인 물의 1/10 정도이다.(2) 초임계 물은 금, 셀룰로스, 다이옥신도 용해한다.(3) 초임계 유체는 임계점 이상의 온도와 압력에 놓인 물질의 상태이다.(4) 초임계 이산화탄소는 커피의 카페인을 제거하는데 사용되기도 한다.(5) 초임계 물은 일반적인 물보다 이온화 상수가 크다.6. 2016년 노벨화학상은 분자기계 연구자들에게 수여되었다. 그들은 분자들을 화학적 결합이 아닌 물리적 결합으로 맞물리고 얽히게 해서 여러가지 분자기계를 실현했다. 당시 만들어진 것이 아닌 것은?(1) 분자엘리베이터(2) 분자근육(3) 분자디스플레이(4) 나노자동차(5) 분자모터7. 다음 부식성 독성물질들은 생활 주변에서 흔히 사용되는 것들이다. 각 물질의 설명으로 짝지은 것이 어색한 것은?(1) 수산화나트륨-가수분해 염기촉매-하수구 세척제(2) 황산-가수분해 산촉매, 조직의 탈수 및 산화-자동차 배터리(3) 옥살산-산화제-세탁 세제(4) 과붕산나트륨-가수분해 염기촉매-틀니 세척제(5) 인산나트륨-가수분해 염기촉매-집안 세척제8. 다음 중 연료전지와는 거리가 가장 먼 설명은?(1) 연료전지에서는 수소와 산소 사이의 산화-환원이 주요 관련 반응이다.(2) 탄화수소를 사용하는 연료전지도 가능하지만 이 때는 이산화탄소가 배출된다.(3) 수소 연료전지를 장착한 자동차는 배기가스로 수증기를 배출한다.(4) 압축 또는 수소저장 합금 등 수소의 저장 방법에 관한 연구가 중요하다.(5) 결국 연료전지는 수소 연소에 따른 열에너지를 동력원으로 사용하는 것이다.9. 수소 핵융합과 관련한 설명으로 옳지 않은 것은?(1) 상온핵융합은 여러 차례의 확실하지 않은 사례로 인해 과학적 사기라는 평가를 받았고 현재는 연구가 중단되었다.(2) 태양과 같은 1억도 이상의 바꿀 수 있다.15.다음 중 수소 결합과는 거리가 먼 것은? [단일선택형 : 5.0점]1.최초의 합성 섬유인 나일론의 강한 섬유강도2.DNA의 나선 구조3.물의 높은 녹는점과 끓는점4.폴리에틸렌(비닐백) 내의 결정형 구조의 존재5.에틸 알코올이 물과 잘 섞임16 미세먼지에 대한 대기 환경 기준에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?[단일선택형 : 5.0점]1.현재 미세먼지와 초미세먼지의 표준화 측정방법은 서로 다르다.2.미세먼지와 초미세먼지 둘 다 연간 평균치와 24시간 평균치 기준이 정해져 있다.3.미세먼지와 초미세먼지는 구분하여 기준이 정해져 있다.4.PM10에서 10은 미세먼지의 mg/m3 단위의 농도 기준을 의미한다.5.PM은 particulate matter의 약자이다.17. 제초제에 대한 설명 중 잘못된 것은? [단일선택형 : 5.0점]1.월남전에 사용된 고엽제는 주로 2,4-D와 2,4,5-T의 혼합물이다.2.현재 관심이 많은 다이옥신은 처음에 제초제로 사용하기 위해 개발되었었다.3.비선택성 제초제는 식물의 광합성을 방해하여 식물을 죽게 한다.4.식물에 직접 접촉되면 빠른 속도로 동상을 유발하여 식물을 죽게하는 것도 있다.5.식물의 성장을 촉진하는 비료 성분이 오히려 제초제가 될 수도 있다.18 다음 중 일반적으로 사용되는 바닷물의 담수화 방법과는 거리가 가장 먼 것은?[단일선택형 : 5.0점]1. 고온증기 압축법(High temperature vapor compression)2. 역삼투압법(Reverse osmosis membrane)3. 전기투석법(Electrodialysis)4. 동결법(Freezing desalination)5. 수동 태양 증발법(Passive solar still)19.이산화 탄소의 포집과 저장에 관한 설명 중 옳지 않은 것은?[단일선택형 : 5.0점]1.이산화 탄소의 매립 방법에는 지하 땅 속 뿐만 아니라 바닷속도 포함된다.2.지각에 존재하는 금속 산화물이 이산화 탄소와 반응하면 안정한 금속 탄산염이 될 수 있다.3.화력발전소라지를 하천에 풀어준다.3) 합성 살충제 대신 향기식물 라벤다를 이용하여 모기나 파리 등의 해충을 쫓는다.4) 해충을 퇴치한 다음 미생물에 의해 쉽게 분해 될 수 있는 살충제를 사용한다.5) 해충에게만 특별히 작용하는 박테리아나 바이러스를 동원하여 해충을 퇴치한다.4. 요즘엔 공원이나 등산로 입구에 해충 퇴치제 스프레이가 설치된 곳을 보게 된다. 이 스프레이의 주성분으로가장 적절한 것은?1) tetramethrin2) DDT3) 2,4-D4) paraquat5) DEET5. 이온교환수지에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?1) 이온교환수지는 재생하여 여러 번 사용할 수 있다.2) 양이온 교환수지란 수지고분자는 양이온 상태이고 상대 음이온들이 바뀌는 것이다.3) 센물에 탄산음이온이 있는 경우에는 이온교환수지를 쓰지 않고 끓여만 주어도 단물이 된다.4) 이온 교환수지를 사용하여 물속의 금속 이온을 교환할 뿐만 아니라 이온을 완전히 제거할 수도 있다.5) 이온교환수지를 사용하면 물속의 2가 양이온을 1가 양이온으로 바꿀 수 있다.6. 다이옥신에 대한 설명 중에서 옳지 않은 것은?1) 다이옥신은 동물의 종류에 관계없이 체중 1kg당 1μg(1백만분의 1g)을 투여하면 반수가 사망하는 치사량을나타낸다.2) 우리나라에서도 90년대에 상계 소각장의 다이옥신 배출농도가 논란의 발단이 되어 전국적으로 실태 조사가이루어졌었고, 결국 상계 소각장은 가동이 중지된 적이 있다.3) 다이옥신이란 인위적으로 합성하고자 전혀 의도하지는 않았으나 우연히 만들어진 합성 화학물질이다.4) 염소 원소가 함유된 폐기물들은 일반 폐기물과는 별도로 처리하여야 소각할 때 생성되는 독성 다이옥신을줄일 수 있다.5) 고엽제는 2,4-D와 2,4,5-T의 혼합물인데 불순물로 다이옥신이 존재하여 인간에게도 독성물질로 작용하였다.7. 다음 영화 속의 인공 안개에 관한 설명 중 가장 거리가 먼 것은?1) 드라이아이스로 온도를 낮추면 인공 안개가 낮게 깔리게 된다.2) 수증기와 끓는점이 높고 흡습성이 강한 액체글리콜로안정한 금속 탄산염이 만들어진다.11. 농약을 사용하는 대상에 따라 분류할 때 쥐를 잡는 목적으로 구분된 것은?① 살균제② 제초제③ 살서제④ 살비제⑤ 살충제12. 런던형 스모그와는 거리가 먼 것은?① 겨울철 새벽 안개 낀 도시에서 운동을 하는 것이 건강에 해로울 수 있다② 자동차 배기가스보다 공장이나 건물 등이 더 큰 오염원이다.③ 질이 좋지 않은 연로, 즉 황이 많이 포함된 화석 연로가 원인이다.④ 스모그가 심하면 기관지에 통증이 생긴다.⑤ 맑은 날 한낮인데도 안개가 걷히지 않고 뿌옇다.13. 요즘 식탁에 오르는 채소나 과일 중에는 성장조절제를 사용한 것이 포함되어 있다. 이와 관련한 다음 설명중에 잘못된 것은?① 발아, 개화, 수확시기, 과일의 크기, 보존 등의 조절이 가능하다.② 벤조산은 씨의 발아 촉진제로 사용된다.③ 에틸렌과 아세틸렌 기체는 과일의 개화와 속성을 촉진시킨다.④ 식물도 호르몬의 작용에 의해 생장이 조절되는 것을 의미한다.⑤ 오옥신류, 지베렐린류, 시토키닌류 등이 대표적인 식물성장 조절제이다.14. 이온교환수지에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?① 양이온 교환수지란 수지고분자는 양이온 상태이고 상대 음이온들이 바뀌는 것이다.② 이온 교환수지를 사용하여 물속의 금속 이온을 교환할 뿐만 아니라 이온을 완전히 제거할 수도 있다.③ 센물에 탄산이온이 있는 경우에는 이온교환수지를 쓰지 않고 끓여만 주어도 단물이 된다.④ 이온교환수지를 사용하면 물속의 2가 양이온을 1가 양이온으로 바꿀 수 있다.⑤ 이온교환수지는 재생하여 여러 번 사용할 수 있다.15. 오존과 관련하여 설명이 바르게 된 것은?① 성층권의 산화질소, 염소원자가 오존층 파괴의 원인 물질인 반면 성층권의 수증기는 오존의 생성에 기여한다.② 자연 상태의 성층권에서는 매일 오존이 생성되고 동시에 소멸되는 가역 반응이 진행된다.③ 대류권에서는 오존이 많아질수록 환경정화작용으로 사람들에게는 이롭다.④ 프레온(CFC) 가스의 대체 후보인 HFC도 여전히 염소 원자를 함유하고 있으나 불안정하여 대류권
생활과 화학 리포트- 영화속의 화학이야기
