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시윤 여
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1 s s V V r 3+ r 2+ r V s s aq aq aq l aq

3 σ σ π σ π σ σ π σ o 3 3l l l o 3 3 o 3 3 l l () 3 ()

4 π π σ π π dx 2 -y 2 L z e g dz 2 L t 2g dxy L L u L L y x dyz dzx dx 2 -y 2 e g dz 2 dxy t 2g dyz dzx

5 [8] The nuclide 35 S decays by beta emission with a half-life of 87.1 days. (10 ) (a) ow many grams of 35 S are in a sample that has a decay rate from that nuclide of s -1? (5 ) The decay constant equals ln2 divided by the half-life. In this case, it is (0.6931/87.1d)= d -1. Two of the three quantities in the equation = k are now known. The third is = = [( s -1 ) ( d -1 )] [(86400 d -1 ) (1s -1 )] = This number of atoms of 35 S is converted first to moles and then to grams m 35 S = atom (1 mol S atom) (35 g 1 mol) = g (b) fter 365 days, how many grams of 35 S remain? (5 ) We know the decay constant of the radioactive isotope, we know how much of it we start with, and we know that the decay goes on for 365 days. = i e -kt = exp[-( day -1 )(365 day)] = atoms m 35 S = atom (1 mol S atom) (35 g 1 mol S) = g. This number of atoms of 35 S is a very small mass, only g.

6 [1] 분자식이 인화합물들에대해서 ( 총 12 점 = 각 4 점 ) ㄱ. 위의분자식을가지는가능한구조의구조이성질체들을모두그리시오. (21 개이상 ~ :4 점, 개 :3 점, 5-10 개 :2 점, 1-5 개 :1 점 ) ㄴ. 위에서그린구조이성질체중거울상이성질체 (enantiomer) 를가지는것을모두그리시오. (7 개이상 :4 점, 5-6 개 :3 점, 3-4 개 :2 점, 1-2 개 :1 점 ) ㄷ. 문제ㄱ에서의구조이성질체중에서 diastereomer 를가지는것들을모두그리시오. (4 점 ) ( 그외답포함되어있으면 2 점 )

7 [2] 다음화합물에서키랄중심 ( 부재탄소, chiral center) 를찾아표시하시오. ( 총 8 점 = 각 4 점 ) (3 개표시 :4 점, 2 개표시 :3 점, 1 개표시 :2 점 ) 위의화합물이두개의거울상이성질체의혼합물로있을때이들이성질체는염으로만들어분리할수 있다. 다음중위의화합물과염으로만들어이성질체를분리할수있는화합물을고르시오. ( ㄷ ) S 3 ㄱ. ㄴ. ㄷ. ㄹ. [3] 다음낱말들에대하여간단히써라. ( 총 8 점 = 각 2 점 ) 1) lbedo 2) D 와 D 3) 체감율과온도반전 4) smog [4] 다음말들에대하여아는것을설명하라. ( 총 6 점 = 각 3 점 ) 1) 온실효과 (Green house effect) 2) 대류권 (Troposphere) 과성층권 (Stratosphere) (int: 온도반전, 성분기체들의섞임등 ) [5] 아래에답하시오. ( 총 6 점 = 각 3 점 ) 1) 성층권에서의오존농도감소기구 (zone depletion cycles) 중 2 가지이상을써라. 2) 환경공해물질의측정상의어려움을, 일반화학물질의그것과비교설명하라.

8 [3-1] lbedo: 지구는생성이래 46억년동안많은과정을거쳐현재는지구에도달하는햇빛 (1.95 cal/cm 2 -min) 의약 34% 를우주공간으로되쏘와줌으로써, 그온도의평형이유지된다. 그러나이는대기의조성, 사막, 바 다, 삼림, 눈또는어름에덮인땅의넓이, 구름의형태등서로빛의 반사능력 의차이를가진요소들 의균형에서만이루어진다. 이들의반사능력을각요소의 lbedo라부른다.(table 참조 ) 각요소간의균형이깨지면지구의온난화또는냉각화가일어난다. Table 삼림 15% 극지의빙산 80% 농경지 20% 바다 3-23% 사막 28% 구름 50% 지구전면적의평균 약 34% [3-2] D/D: D:(iological xygen Demand의약자 ) 하천, 수원지의유기오염물질은물속에존재하는미생물이물에녹아있는산소를이용산화분해시킨다. ( 자연정화 ) 따라서, 물에존재하는오염물의양, 즉오염도와이를정화하는데필요한산소의양은직접비례한다. (1 mg/l of 2.67 mg의산소필요 ) ( 예 ): <1 mg/l의산소가요구되는물 = 1 급수 < 3 mg/l = 2 급수 < 6 mg/l = 3 급수 D: (hemical xygen Demand의약자 ) 산업폐수등오염이심한경우는미생물이번식할수없으므로약품처리가선행되어야하며, 물에녹을수있는산소의제한 (9 mg/l) 때문에 2 2, Peroxides등을첨가하여강제산화 (forced oxidation) 시키며, UV 또는 Laser 빛등을쪼여준다. 이때필요한산소요구량을 D라부른다. [3-3] 체감율과온도반전체감율 (Lapse rate); 지구표면으로부터멀어질수록공기는희박해지고 ( 대기압의감소 ) 온도는감소한다. 이때고도의증가 ( 대기압의감소 ) 에따른온도의감소율을부 (-) 의체감율이라부른다. 그러나성층권에돌입하면고도에따라서온도는오히려증가한다. 이때, 온도의증가율을정 (+) 의체감율이라부른다. 온도반전 (Temperature inversion): 만일어떤이유로대류권내에서상층의온도가낮은층의공기보다높은경우, 낮은층의공기는위로올라가지 ( 팽창 ) 못하므로공기는섞이지못하고정체된다. 이때우리는스모그 (smog) 현상을경험하게된다. 이런상층의온도가낮은층의온도보다높은현상을온도의반전이라부른다. [3-4] smog smog(smoke + fog의합성어 ) 란, 1 연소에의하여생성된불완전연소생성물 가물방울 ( 안개방울 ) 에녹아있는형태로서온도반전에의하여도심상공을덮고있는 London형스모그와, 2 자동차등의배기가스 와, 가광화학반응에의하여생성된 2 와반응하여반응성이큰유기물질 (aldehydes,

9 P등 ) 을생성하는 Los ngeles형스모그가있다. 두가지형의공통된성분은반응성이큰유기 free radical 이나유독성의물질을포함하고있어서, 호흡기병, 안질, 식물의생체를해치는역할을함이다. 도시근처에서연소에의한온도반전이발생하는경우오염물의대기중에서상하이동에의한대류를막아줌으로써훨씬심각하게된다. 특히우리나라도시는많은경우, 분지에건설되어서온도반전이스모그의피해를높이역할을하는경우가많으며, 위 London형과 L형두가지경우가다존재한다. [4-1] 온실효과 (Greenhouse effect): 지구가햇빛 (480 nm의 max. peak) 을받았을때, 지구는이를다른파장대에서 (1-24 μm ) 되쏘아준다. 이때지구를감싸고있는기체들 ( 수증기, 이산화탄소 ) 에의하여반사되는빛 ( 열 ) 의일부를차단하게된다. 그러나대기창 (tomospheric window, 8-12 μm ) 에서이들은빛을흡수하지않으므로열 (IR) 은자유로히외계로발산된다. 그러나이산화탄소의양이증가하는경우지구열의발산은더욱강하게차단되므로, 지구의평균온도는증가하게된다. 그외 F, F, alones 등기체는대기창에서주로빛을흡수하므로, 이들이대기중에있을때온난화는더욱증가하게된다. 이런지구의발산열을차단하는현상을온실효과라부르며, 이렇게차단효과를나타내는기체물질을온실가스라부른다. [4-2] 대류권과성층권대류권 (Troposphere): 지구는햇빛을받아서자신의온도가증가하며적외선대에서열을방출한다. 이때지구표면의공기는가열되어상승한다. 따라서위층으로갈수록공기압은감소함과동시에온도또한감소한다. 이는지표에서멀어짐에따른중력효과와희박한공기에의한단열팽창 (adiabatic expansion) 에기인한다. 이런현상은지방에따라다르나 8-12 km까지유지된다. 결과적으로, 위로올라간공기는식어서밑으로떨어지고밑의공기는가열되어위로상승하는상하복사현상이대단히빠르게일어난다. 즉, 이구간에서는, 1 고도가높아감에따라온도는감소하고, 2 상하공기는대단히빠르게섞인다. (Vertical mixing), 3 기후변화는대류권의제현상에의하여이루어진다. 성층권 (Troposphere): 지구로부터고도 km가이구간에속한다. 여기서는공기가상당히희박하여태양빛의짧은파장에 (Shumann band, 200 nm이하 ) 의하여산소분자가깨어져산소원자로변한다. 그러나이깨진원자는주위의산소분자와결합오존을생성한다. 이구간에서는고도에따라공기밀도는희박해짐에도불구하고, 이때발생하는열에의하여온도는상승한다. 즉, 성층권에서는, 1 고도가높아감에따라온도는증가한다. 2 오존층을형성지구로내려오는햇빛의 artley band ( nm) 부분을차단하여생물체에유해한자외선을막는다. 3 공기의농도가희박하고온도의반전에의하여공기는상하로는거의섞이지못하고, 수평으로만섞인다 (orizontal mixing) 4 대류권의공기는온도반전때문에성층권으로의이동은거의없고, 극히일부분만이물리적인확산에의하여이동한다. 이때이동하는물질이, F, F, alone등였을경우이들은약 100-

10 400 년간머물며오존층의오존을파괴하여지구의생태계에커다란교란을초래한다. [5-1] 오존농도감소기구 (zone Depletion cycles): 4 가지중 2 가지이상 (i) cycle (ii) cycle et: et: (iii) l cycle (iv) l cycle l + 3 l + 2 l + l l 2 2 l + l + 2 l hυ l + l l + M l M 2( l + 3 l + 2 ) et: et: hυ 3 2 [5-2] 공해물질측정의어려움 1 일반분석 sample에비하여극히낮은농도이며. 2 시료가대단히원거리에있는경우가많다. 예, 성층권 (30 km밖 ). 3 성분간의농도의차가대단히심하여서성분간의비교분석이대단히어렵다. 즉너무나큰 dynamic range의측정기기가요구된다. 4 반응의복잡성 : 구성성분간에일정한반응이거나또는연쇄반응 (chain reaction) 인경우보다는, 조건에따라서 ( 바람, 온도, 습도, 등 ) 반응의양상이대단히변화하여예측이어려워진다. 5 측정치, 또는방법의검증을위한모사실험 (simulation) 을하기가극난하다.

11 # 아래빈칸을채우시오. (6-7 번 ) ( 각 1 점 ) [6] 상온에서분자의회전속도는 1초에약 (10 12 ~10 13, 1조또는 10조모두 kay) 번정도이다. 빛의 ( 마이크로웨이브, microwave) 영역에서의에너지를흡수하여분자회전이들뜨게된다. 이러한회전분광학을사용하여분자의 3차원구조를정확하게결정할수있다. 반면분자의진동스펙트럼은빛의 ( 적외선, infrared) 영역에서의흡수를이용하며화학결합의 (force constant, 결합세기에관한것 ) 를알수있다. 물질의색이라는것은물질이가시광선영역의특정파장을흡수하기때문이다. ( 총 4점 ) [7] 1986년노벨화학상은분자동역학의분야에주어졌다. 수상자들은아무리복잡한반응도 ( 기본, elementary ) 반응의연속으로설명할수있다는것을보여주었다. 특히분자선 molecular beam 과 ( 레이저, laser) 을이용하여특정양자상태의반응물들간의반응을연구할수있다. 1999년노벨화학상수상자인 Zewail교수는 ( 펨토화학, femtochemistry) 라는분야의창시자라할수있다. 그는매우빨리일어나는현상에대한실시간슬로우모션무비를기록하였다. 1992년 Marcus는 ( 전자전이, electron transfer) 에대한반응속도를이론적으로설명한공로로노벨화학상을수상하였다. 그의수상은특히 driving force가아주커지면오히려반응속도가줄어드는 (Marcus inverted region) 이라불리던현상이실험적으로증명되었기때문이다. 1996년노벨화학상은 ( 나노화학혹은나노과학 ) 의분야를새로이개척한것으로인정되는 carbon-60의발견에대해수상되었다. 특히 ( 천문학 ) 을전공했던영국의 Kroto교수와 laser-ablated supersonic-jet 실험을하고있던미국의 Smalley교수와의공동연구가빛이난수상이었다. ( 총7점 ) [8] 빛과분자의상호작용으로일어나는세가지현상에대해도식과더불어아주간략하게기술하시오. (9 점 ) 정답 ) bsorption Stimulated Emission Spontaneous Emission (LSER)

* 객관식 : ( 문제9-12). 해당정답을고르시오. ( 정답외에는부분점수없음 ) [9] 다음그림은실리카나노튜브가벌집구조처럼쌓여있는물질의모델과 X선 (λ = 0.154 nm) 회절 pattern이다. 다음중인접한튜브사이의거리와가장가까운값은? ( 저각에서 sin2θ 2sinθ 2θ in radian).

12 * 객관식 : ( 문제9-12). 해당정답을고르시오. ( 정답외에는부분점수없음 ) [9] 다음그림은실리카나노튜브가벌집구조처럼쌓여있는물질의모델과 X선 (λ = nm) 회절 pattern이다. 다음중인접한튜브사이의거리와가장가까운값은? ( 저각에서 sin2θ 2sinθ 2θ in radian). (5점) θ ( 가 ) 400 nm ( 나 ) 40 nm ( 다 ) 4 nm ( 라 ) 0.4 nm [10] 다음그림은 ds 고체의전자에너지분포중에서에너지가가장높은쪽에해당하는 band들을나타낸다. ds 고체에자외선을조사하여형광을발생시킬때, 이그림과관련된다음내용중가장옳은것은? (5점) ( 가 ) 나노입자의크기가작아질수록형광빛의파장이길어진다. ( 나 ) 나노입자의크기가작아질수록형광빛의파장이짧아진다. ( 다 ) 입자의크기와형광빛의파장은상관이없다.

[11] 다음그림은계면활성제분자들이용액중에서자기조립하여형성한구형마이셀의구조를나타낸 다. 이그림을보고다음중옳은것을모두고르시오. (5 점 ) ( 가 ) 분자의머리크기를작게하면 bilayer membrane을형성에유리해진다. ( 나 ) 분자의머리크기를크게하면 bilayer membrane을형성에유리해진다.

13 [11] 다음그림은계면활성제분자들이용액중에서자기조립하여형성한구형마이셀의구조를나타낸 다. 이그림을보고다음중옳은것을모두고르시오. (5 점 ) ( 가 ) 분자의머리크기를작게하면 bilayer membrane을형성에유리해진다. ( 나 ) 분자의머리크기를크게하면 bilayer membrane을형성에유리해진다. ( 다 ) 꼬리를짧게하면 bilayer membrane을형성에유리해진다. ( 라 ) 두개의꼬리가하나의머리에붙은분자를쓰면 bilayer membrane을형성에유리해진다. ( 마 ) bilayer membrane의형성은분자의머리크기와상관이없다. [12] 다음중 bottom-up approach로나노구조물을합성하는방법으로적합한것은? (5점) ( 가 ) 입자분쇄방법 ( 나 ) self-assembly process ( 다 ) lithographic method ( 라 ) atomic force microscopy 정답 :1. 다 2. 나 3. 가, 라 4. 나 [13] 다음현상을간단히설명하시오. ( 총10점 ) 1) 용액상태에있는대부분의구형단백질은낮은 p 에서또는열을가하면침전된다. (4점) 낮은 p에서는 - 그룹들이 protonation되고, 결과적으로단백질은알짜양전하가큰단백질이되어전하반발력때문에 denature 되어진다. 이때, 소수성내부가바깥으로노출되어침전된다. 열을가해온도를올렸을때도마찬가지로단백질의소수성내부가밖으로노출되어 solubility가감소하여침전된다. 2) R는 alkali에의해가수분해되지만 D는그렇치못하다. (2점) R는 2'-가있지만, D는 deoxyribonucleic acid란말대로 2'-가없다. 따라서, alkali에의해 2'- 공격이없다. 3) 사람은셀룰로오스 (cellulose) 로부터영양분을섭취하지못한다. (2점) 사람의소화계는 α-글리코시드결합의파괴를도와주는효소인 α-글리코시다아제를갖고있으나, 효소의특이성때문에셀룰로오스의 β-글리코시드결합의분해는할수없다.

14 4) 아미노산 20 개중 Glycine(Gly) 은가장잘보존된 (highly conserved) 아미노산이다. (2 점 ) Gly 은가장작은 side chain 을가지고있어주로 tight turn 을만드는데쓰이고, 단백질을더욱구형 으로만들어주기때문에여러단백질에보존되어지고있다. [14] Tropomyosin은분자량 70,000인근육단백질이다. 전체의형태는이중 α-나선형 coiled-coil 구조를이루고있다. 아미노산한개의분자량이대략 110 이고, α-나선형구조는아미노산한개당변위가 1.5 이라고할때, 이단백질의길이는대략얼마이겠는가? (4점) 정답 ) 70,000 2 =35,000 35, amino acids = 477 [15] 5-bromouracil(5-U) 은두가지형태가가능하다. r r Keto enol 각각의형태는 denine(), Guanine(G) 중어느것과수소결합을할지그려보아라. (6점) 참고 ) 2 2 denine Guanine ( 정답 ) Sol) r r 5-U(keto) 5-U(enol) G

15 [16] 분자량이작은유기화합물을분자량 10,000 이상의고분자물질로축합중합하려고할때, 유기화합 물이필수적으로갖추어야할구조적성질은무엇인가? (4) 정답 ) 적어도 2 개의작용기 ( 반응성기 ) 를갖고있어야한다. (ifuctional 하여야함 ) [17] crylonitrile( 2 =-) 단량체의라디칼 (radical) 중합과음이온 (anion) 중합의차이점을지적하고, 각각의경우정지반응을나타내시오. (8점) 정답 ) -라디칼중합 : 중합이라디칼에의해진행되며 initiation( 개시 ), propagation( 성장 ), termination( 정지 ) 반응으로나누어짐 ( 설명 :2점) oupling reaction R R R R Disproportionation reaction R R R R (2 점 ) -음이온중합 : 중합이음이온에의해진행되며, initiation( 개시 ), propagation( 성장 ) 반응으로나누어지며, 자체적인정지반응은일어나지않음. ( 설명2점 ) 물에의한정지반응 R R (2 점 )

16 [18] 아래의단량체들을축합중합할때얻어지는고분자들의구조적형태를나타내시오. ( 단, 작용기는 작용기와만반응 ) ( 총8점 = 각 2점 ) 1) Linear polymer( 선형고분자 ) ) 2 yperbranched polymer( 브랜치고분자 ) 3) + 4 2개의 branch를갖는고분자 4) crosslinked polymer( 가교고분자 )

<5BB0EDB3ADB5B55D32303131B3E2B4EBBAF12DB0ED312D312DC1DFB0A32DC0B6C7D5B0FAC7D02D28312E28322920BAF2B9F0B0FA20BFF8C0DAC0C720C7FCBCBA2D3031292D3135B9AEC7D72E687770>

<5BB0EDB3ADB5B55D32303131B3E2B4EBBAF12DB0ED312D312DC1DFB0A32DC0B6C7D5B0FAC7D02D28312E28322920BAF2B9F0B0FA20BFF8C0DAC0C720C7FCBCBA2D3031292D3135B9AEC7D72E687770> 고1 융합 과학 2011년도 1학기 중간고사 대비 다음 글을 읽고 물음에 답하시오. 1 빅뱅 우주론에서 수소와 헬륨 의 형성에 대한 설명으로 옳은 것을 보기에서 모두 고른 것은? 4 서술형 다음 그림은 수소와 헬륨의 동위 원 소의 을 모형으로 나타낸 것이. 우주에서 생성된 수소와 헬륨 의 질량비 는 약 3:1 이. (+)전하를 띠는 양성자와 전기적 중성인 중성자