운동 생리학- 신체 구성의 단계(chemical level) part-1

우리가 존재하고 있는 우주는 물질과 에너지로 이루어져 있다. 

물질과 에너지는 나눌 수 없고, 에너지는 물질을 옮기고 전달하는 역할을 한다.

에너지는 질량이 존재하지 않고 일을 하는 수용력을 말하거나 물질을 움직임에 전달하고 물질 사이의 공간을 에너지라고 표현할 수 있다. 모든 살아 있는 유기체들은 물질로 이루어져 있고, 기능과 성장을 위해서는 에너지가 필요하다.

 

에너지

운동학에서 다루는 에너지는 크게 운동에너지와 위치에너지로 구분하여 볼 수 있다.

운동에너지는 (kinetic energy) 에너지의 움직임을 말하고,

위치 에너지는 (potential energy) 에너지의 위치를 말한다.

 

물질과 원소

물질을 질량을 가지고 공간을 갖고 있는  모든 것을 말하고, 기체, 액체, 고체 상태로 신체에 존재하고 살아가는 데 있어 굉장히 중요하다.

원소는 물질을 가장 간단한 단위이고 고유한 화학적 특성을 가지고 있다. 현재 118개의 원소로 구별하고 92개는 자연적으로 발생하는 원소이다. 신체의 질량은 4개의 원소가 96%를 이루고 있는데: 산소(oxgen), 탄소(carbon), 수소(hydrogen), 질소(nitrogen)로 이루고 있다.

 

각각의 원소는 한 가지의 원자로만 이루어져 있다. 원자는 가장 작은 입자이며 고유한 화학적 특성을 가지고 있다.

 

원자 Atoms

원자는 그리스어로 나눌 수 없는 또는 불가분의 의미로 유래되었다.

원자를 세분화하면 양성자(protons), 중성자(neutral charge), 전자(electrons) 로 이루어져 있고, 양성자와 중성자는 무거운 입자들로 원자의 핵을 이루고 있다. 전자는 원자의 핵을 공전하는 형태로 이루어져 있다.

원자들은 주로 다른 원자들과 화학적 결합을 이루어 존재하고 있다. 두개 이상의 원자들이 모여 분자(Molecules)를 이룬다. 똑같은 원자끼리 결합할 수도 있고 (수소(H2), 다른 원자끼리 결합할 수 있다(H2O)

 

이온(Ions)

전자들은 한 원자에서 다른 원자로 이동이 가능한데, + 와 - 균형을 방해할 때 이동이 일어난다.

 

음이온(anion) 은 이온이 마이너스의 성질을 나타내고 원자나 분자가 양성자보다 전자를 더 많이 갖고 있을 때를 말한다. 다른 원자에서 전자를 받아들인다.

양이온(cation) 은 플러스의 성질을 나타내고 전자가 양성자보다 더 적을 때 나타난다.

 

전자(electrons)

전자는 원자의 핵을 이루고 있는 양성자와 중성자를 주위를 공전하고 이 사이의 공간을 전자 껍질이라고 불린다.

각각의 전자는 다른 에너지 레벨을 갖고 있다. 

 

전자 껍질(electron shell) 이 원자의 핵과 가까울수록 적은 에너지를 나타내고 원자의 핵과 멀 수록 높은 에너지를 나타낸다. 

 

원자의 핵을 공전하는 전자 중 가장 바깥쪽의 전자 껍질(valence eletrons)이 가장 큰 힘을 나타낸다.

가장 안쪽에 있는 전자껍질은 최대 2개의 전자를 가질 수 있고, 그 다음부터는 최대 8개까지 가질 수 있다.

가장 바깥쪽에 있는 전자 껍질에 8개의 전자를 가지고 있다면 , 그 원소는 화학적으로 안정적인 상태라고 말할 수 있다.

 

화학적 결합 (Chemical Bonds)

원자들이 다른 원자와 결합할 때, 이를 화학적 결합이라고 부른다.

화학적 결합은 원자들의 가장 바깥쪽 전자들의 에너지를 포함한다.

 

3가지 유형의 화학적 결합을 원자들 사이에서 형성하고 있는데,

 

1. 전자쌍을 공유하는 공유결합(covalent bonds)- 전자들이 원자들 사이에서 고유되는 것을 말한다. 화학적 결합 중 가장 결합이고, 신체에서 가장 흔한 화학적 결합 형태이다.

 -극성 공유 결합(polar covalent)- 전자를 똑같이 공유하지 않고 한쪽의 원자에 더 많은 공유를 할 때 (ex, H2O) 물원자인

수소와 산소의 결합 형태

 

- 무극성 공유 결합(non-polar covalent)- 전자들이 똑같이 고유될때를 말한다.

 

2. 이온 결합( Ionic band)- 서로 다른 성질을 가지고 이온들을 가지고 있는 원자의 결합, 주로 전자를 기부하고 받는 둘 중의 하나인 형태의 화학적 결합니다.

3. 수소 결합(hydogen bonds)- 가장 약한 결합의 형태를 나타낸다. 가장 불안정한 형태로 결합되어 있기 때문에 분자들의 모양을 바꿀 수 있다.