화학

생화학

무생물 화학에 대한 이해가 19 세기 동안 성장함에 따라, 분자 구조 및 반응성 측면에서 살아있는 유기체의 생리 학적 과정을 해석하려는 시도는 생화학의 규율을 일으켰다. 생화학 자들은 생명의 분자 기반을 조사하기 위해 화학 기술과 이론을 사용합니다. 유기체는 생리 학적 과정이 고도로 통합 된 방식으로 발생하는 수천 가지 화학 반응의 결과라는 전제에서 조사됩니다. 생화학 자들은 무엇보다도 세포의 에너지 전달, 세포막의 화학 구조, 유전 정보의 코딩 및 전달, 근육 및 신경 기능, 생합성 경로의 기초가되는 원리를 확립했습니다. 실제로, 관련 생체 분자는 박테리아 및 인간과는 다른 유기체에서 유사한 역할을 수행하는 것으로 밝혀졌다. 그러나 생체 분자 연구는 많은 어려움을 안고있다. 이러한 분자는 종종 매우 커서 구조적으로 복잡합니다. 또한, 화학 반응은 일반적으로 매우 빠릅니다. 예를 들어, 두 가닥의 DNA의 분리는 1 백만 분의 1 초에 일어난다. 이러한 빠른 반응 속도는 효소 라 불리는 생물 분자의 중간 작용을 통해서만 가능합니다. 효소는 3 차원 화학 구조에 대한 놀라운 속도 촉진 능력이있는 단백질입니다. 놀랍게도, 생화학 적 발견은 질병의 이해와 치료에 큰 영향을 미쳤습니다. 선천성 신진 대사로 인한 많은 질병이 특정 유전 적 결함으로 추적되었습니다. 다른 질병은 정상적인 생화학 경로의 중단으로 인해 발생합니다.

기술의 역사: 화학

증기 력 이론에 대한 Robert Boyle의 기여는 언급되었지만 Boyle은 "화학의 아버지"로 더 널리 알려져 있습니다.

종종, 약물에 의해 증상이 완화 될 수 있으며, 치료제의 발견, 작용 방식 및 분해는 생화학에서 주요 연구 분야 중 하나이다. 박테리아 감염은 설폰 아미드, 페니실린 및 테트라 사이클린으로 치료할 수 있으며, 바이러스 감염에 대한 연구는 헤르페스 바이러스에 대한 아 시클로 비어의 효과를 밝혀 냈습니다. 발암 및 암 화학 요법의 세부 사항에 대한 관심이 현재 많이 있습니다. 예를 들어, 암을 유발하는 분자 또는 발암 물질이 핵산 및 단백질과 반응하여 정상적인 작용 방식을 방해 할 때 암이 발생할 수 있음이 알려져 있습니다. 연구원들은 발암 가능성이있는 분자를 식별 할 수있는 테스트를 개발했습니다. 물론 질병의 생화학 적 기초가 더 잘 이해되면 암 예방 및 치료의 진보가 가속화 될 것이라는 희망이 있습니다.

생물학적 과정의 분자 기반은 분자 생물학 및 생명 공학의 빠르게 성장하는 분야의 필수 기능입니다. 화학은 단백질과 DNA의 구조를 빠르고 정확하게 결정하는 방법을 개발했습니다. 또한, 유전자 합성을위한 효율적인 실험실 방법이 고 안되고있다. 궁극적으로, 결함 유전자를 정상 유전자로 대체함으로써 유전자 질환의 교정이 가능할 수있다.

고분자 화학

간단한 물질 에틸렌 CH 화학식을 갖는 분자로 이루어지는 가스 인 ₂ CH ₂. 특정 조건 하에서, 많은 에틸렌 분자 화학식 폴리에틸렌라는 긴 사슬을 형성하기 위해 함께 조인한다 (CH ₂ CH ₂) _N, N은 가변이지만 큰 수이다. 폴리에틸렌은 에틸렌과는 상당히 다른 견고하고 내구성이 뛰어난 고체 물질입니다. 이것은 많은 작은 분자 (단량체)로 구성된 큰 분자 인 중합체의 예이며, 일반적으로 선형 방식으로 서로 연결됩니다. 셀룰로오스, 전분, 면화, 양모, 고무, 가죽, 단백질 및 DNA를 포함한 많은 자연 발생 물질은 폴리머입니다. 폴리에틸렌, 나일론 및 아크릴이 합성 중합체의 예이다. 이러한 물질에 대한 연구는 20 세기에 번창 한 전문 분야 인 고분자 화학 분야에 속합니다. 천연 중합체의 조사는 생화학과 상당히 겹치지 만, 새로운 중합체의 합성, 중합 공정의 조사 및 중합체 물질의 구조 및 특성의 특성은 모두 중합체 화학자에게 독특한 문제를 제기한다.

고분자 화학자는 경도, 유연성, 연화 온도, 물에 대한 용해도 및 생분해 성이 다양한 고분자를 설계하고 합성했습니다. 그들은 강철만큼 강하면서도 가볍고 부식에 강한 폴리머 재료를 생산해 왔습니다. 석유, 천연 가스 및 수도 파이프 라인은 이제 일상적으로 플라스틱 파이프로 구성됩니다. 최근 자동차 제조업체들은 연료 소비가 적은 가벼운 차량을 만들기 위해 플라스틱 부품 사용을 늘 렸습니다. 직물, 고무, 종이 및 포장 재료의 제조와 관련된 다른 산업은 폴리머 화학을 기반으로합니다.

새로운 종류의 고분자 재료를 생산하는 것 외에도 연구자들은 상업적인 고분자의 대규모 산업 합성에 필요한 특수 촉매 개발에 관심이 있습니다. 이러한 촉매가 없으면, 중합 공정이 특정한 경우 매우 느릴 것이다.

물리 화학

이미 논의한 것과 같은 많은 화학 분야는 일반적인 구조적 및 화학적 특징을 공유하는 특정 종류의 재료에 중점을 둡니다. 다른 전문 분야는 물질의 종류가 아니라 상호 작용과 변형에 중점을 둘 수 있습니다. 이 분야 중 가장 오래된 분야는 물리 화학으로, 화학 공정의 정량적 측면을 측정, 상관 및 설명하려고합니다. 예를 들어 앵글로 아일랜드의 화학자 Robert Boyle은 17 세기에 상온에서 압력이 증가함에 따라 일정한 양의 가스의 양이 비례 적으로 감소한다는 것을 발견했습니다. 따라서, 일정한 온도에서 가스의 경우, 부피 V 및 압력 P의 곱은 일정한 수, 즉 PV = 상수와 같습니다. 이러한 간단한 산술 관계는 실온 및 1 기압 이하의 압력에서 거의 모든 가스에 유효합니다. 후속 연구 결과, 관계가 고압에서 유효성을 잃는 것으로 나타 났지만 실험 결과와보다 정확하게 일치하는보다 복잡한 표현을 도출 할 수 있습니다. 종종 자연의 법칙이라고 불리는 그러한 화학 규칙에 대한 발견과 조사는 물리 화학의 영역 안에 있습니다. 18 세기의 대부분 동안 화학 시스템에서 수학 규칙의 근원은 화학 원소와 화합물을 구성하는 원자를 둘러싸는 힘과 장의 연속체로 가정되었다. 그러나 20 세기의 발전은 화학 거동이 원자와 분자 구조의 양자 역학적 모델에 의해 가장 잘 해석된다는 것을 보여 주었다. 이 주제에 주로 전념하는 물리 화학의 분기는 이론적 화학입니다. 이론 화학자들은 컴퓨터를 광범위하게 사용하여 복잡한 수학 방정식을 풀도록 도와줍니다. 물리 화학의 다른 부분에는 열과 다른 형태의 화학 에너지 사이의 관계를 다루는 화학 열역학과 화학 반응 속도를 측정하고 이해하려는 화학 역학이 포함됩니다. 전기 화학은 전류와 화학 변화의 상호 관계를 조사합니다. 화학 용액을 통한 전류의 통과는 종종 가역적 인 구성 물질의 변화를 일으킨다. 즉, 다른 조건 하에서 변경된 물질 자체가 전류를 생성 할 것이다. 일반 배터리에는 전기 회로를 닫아 서로 접촉 할 때 물질이 소비 될 때까지 일정한 전압으로 전류를 공급하는 화학 물질이 포함되어 있습니다. 현재 햇빛에 에너지를 사용하여 에너지를 저장할 수있는 화학 반응을 일으키는 장치에 대한 관심이 많습니다. 이러한 장치의 발견은 태양 에너지의 광범위한 이용을 가능하게 할 것입니다.

물리 화학에는 물질 자체의 일반적인 특성과 물질 사이의 상호 작용에 더 관심이 많은 다른 학문이 있습니다. 광화학은 빛과 물질의 상호 작용을 조사하는 전문 분야입니다. 빛의 흡수로 시작되는 화학 반응은 다른 방법으로 발생하는 화학 반응과 매우 다를 수 있습니다. 비타민 D는 예를 들어 스테로이드 에르고 스테롤이 태양 복사를 흡수 할 때 인체에 형성됩니다. 에르고 스테롤은 어둠 속에서 비타민 D로 변하지 않습니다.

물리 화학의 급속히 발전하는 학문은 표면 화학입니다. 화학 표면의 화학적 프로파일을 제공 할 수있는기구에 크게 의존하여 화학 표면의 특성을 검사합니다. 고체가 액체 또는 기체에 노출 될 때마다, 고체 표면에서 초기에 반응이 일어나고 그 결과 그 특성이 급격히 변할 수 있습니다. 알루미늄은 그 예입니다. 순수한 금속의 표면이 산소와 반응하여 산화 알루미늄 층을 형성하기 때문에 부식에 대한 내성이 강하여 금속의 내부가 추가 산화되지 않도록 보호합니다. 다수의 반응 촉매는 물질이 반응 할 수있는 반응성 표면을 제공함으로써 기능을 수행한다.