저희 학교가 황금연휴 기간 동안, 잠시도 학생들이 노는 꼴을 못보는지라, 과목별로 수행평가를 내줬네요;
특히 화학은.. 논술 -_-;;
웬만해선 혼자 해보겠는데, 이건 혼자하라고 낸 과제가 아닌 것 같아요(ㅋㅋㅋ)
수고스럽게 답까지 안 알려주셔도 되니, clue만 조금 주세요ㅠㅠ
--------------------------------------- 지문 ---------------------------------------- ※ 다음 제시문을 읽고 물음에 답하시오.
(가) 1930년 미국의 엔지니어이자 화학자인 토머스 미즐리는 프레온가스(CFCs)로 알려진 클로로플루오르카본 중 하나를 냉장고 및 에어컨 등에 사용할 수 있는 새로운 냉매라고 발표하고 독성과 가연성이 없음을 강조하였다.
냉동의 기본 원리는 액체가 기체로 바뀔 때 주위에서 열을 빼앗아 온도를 낮추고 기화된 기체는 다시 고압에서 응축되어 액체로 바뀌는 과정이 반복된다. 문제는 안전한 냉매의 발견이었다. 기존에 알려졌던 대표적인 냉매는 암모니아로 냉매 성질은 좋은 반면, 독성이나 인화성이 있어 매우 위험했다. 때문에 냉매 유출사고로 많은 이가 죽었으며, 이런 위험 요소가 냉장고의 보급을 가로막고 있었다.
CFCs의 발견은 인류의 생활에 엄청난 영향을 끼쳤다. 안전한 냉동 방법의 확산으로 식중독 발생과 설사병이 크게 줄어들 수 있었다. 식품의 안전한 보관은 생활 패턴마저 바꿔 놓았는데, 특히 백신의 안전한 보관은 의료분야에서도 일대 혁신을 가져왔다. 백신은 실온에 보관하면 일주일만 지나도 효력이 없어진다. 냉동 보관하지 않으면 백신 효과는 매우 낮아지므로, 백신 접종이 제대로 이루어질 수 없었다. 즉 백신이 지금과 같이 큰 효과를 발휘하게 된 것도 결국 안전한 냉동방법의 확산이 뒷받침되었기 때문이었다. 그 외에도 에어로졸의 압축가스, 세탁용매, 플라스틱을 만들 때 분출제 등으로도 널리 사용되었다.
(나) 1974년 모리나와 로랜드 박사가 성층권 오존이 CFCs에 의해 파괴된다고 발표한 후 11년이 경과한 1985년에 영국 남극 조사팀의 관측 자료를 통해 CFCs는 오존 파괴의 주범으로 입증되었고 성층권 화학에 중요한 기체로 등장하게 되었다.
CFCs는 매우 안정적이기 때문에 낮은 대기권에서는 분해되지 않으며 성층권까지 수송된 후 자외선에 분해되어 오존 파괴의 촉매자로 작용하는 염소 자유라디칼(Cl·)을 방출하게 된다. 오존층이 파괴된 후 염소는 재생되므로 하나의 염소 자유라디칼은 수천에서 수십만 개의 오존을 파괴할 수 있다.
Cl· + O3 → ClO· + O2 (1) ClO· + O· → Cl· + O2 (2)
이것은 오존층이 지구에 도달하는 유해한 자외선을 차단한다는 중요한 역할 때문에 큰 관심을 불러일으켰다. 오존층의 파괴는 햇볕에 의한 화상뿐 아니라 더 나아가 피부암을 유발할 수 있다.
오존층에 대한 CFCs의 영향이 알려지면서 각 나라들은 CFCs의 대체물질을 찾기 시작했으며 1978년 미국 정부는 에어로졸에서 CFCs의 사용을 금지했고, 1988년 유엔에서 몬트리올 의정서를 제의하여 각 나라들은 점진적으로 CFCs의 사용을 줄여 나가는 데 합의하였다. 따라서 화학 산업은 오존층에 피해가 없는 CFCs 대체물질을 찾는 중요한 임무를 맡게 되었다.
(다) 냉장고와 에어컨, 헤어스프레이 등에 사용되는 CFCs가 대기권의 오존층을 파괴해 태양광선의 해로운 자외선을 막아주지 못하게 되고 열기를 가두는 온실효과를 가져온다는 사실이 밝혀지면서 20여 개국은 1989년 몬트리올 협약을 통해 이 가스의 사용을 중단하고 대신 수소화염화불화탄소(HCFCs) 등 대체물질을 사용키로 약속했다.
이런 조치는 오존층 파괴와 온난화를 막을 것으로 예상됐으나 최근 발표된 유엔 보고서에 따르면 실제는 이와 다르게 나타났다.
HCFCs와 부산물인 수소화불화탄소(HFCs)는 자연 분해가 빨라 오존층 파괴를 막는 데는 어느 정도 도움이 됐지만 CFCs와 마찬가지로 반사층을 형성해 온실처럼 열기를 가두기 때문에 온난화를 막는 데는 별다른 역할을 하지 못한 것으로 밝혀진 것이다. 이런 대체가스들은 이산화탄소에 비해 지구를 1만 배나 빠른 속도로 덥히는 것으로 알려져 있다.
몬트리올 협약에 따른 CFCs의 단계적 감축 과정에서 발생한 온실가스의 양은 지구온난화방지를 위한 교토협약이 목표로 하는 이산화탄소 감축량보다 2∼3배나 많은 것으로 나타났다. -----------------------------------------------------------------------------------------------------
문제1] 다음은 CFCs 대체물질을 찾기 위해 기존에 알려진 물질의 특성을 조사한 것이다. 이 자료를 토대로 대체물질을 개발하고자 한다.
냉매가 가져야 하다고 생각되는 성질은 무엇들이 있으며, 냉매 분자 속에서 다음의 원자들은 어떤 이점과 단점이 있는가?
a. H 원자 b. Cl 원자 c. F 원자
이러한 기준에 따라 가장 적절한 냉매를 만든다면 어떻게 만들 것인지 서술하시오. ------------------------------------------------------------------------------------ ... 수소, 염소, 플루오린 원자가 무슨 특성을 가지는 줄도 잘 모릅니다..
수소, 염소, 산소 같은 원자들은 불안정해서 항상 H₂, Cl₂, O₂처럼 분자상태로 존재한다죠? 만약 단일원자 상태로 존재하면, free radical이라고 하는 반응성이 매우 큰 원자가 되어버린다는 정도만 알고 있네요ㅎ
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