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합성
합성(合成, synthesis)은 여러 개의 개별 요소나 구성요소를 결합하여 새로운 물질, 구조, 또는 개념을 만들어내는 과정이나 방법을 의미한다. 합성은 과학, 공학, 철학, 예술 등 다양한 분야에서 중요한 개념으로 사용된다.
합성의 개념은 고대부터 존재했으며, 특히 화학 합성은 연금술로부터 발전하였다. 현대 과학에서는 19세기 유기화학의 발전과 함께 유기합성이 주요 연구 분야로 자리 잡았다.
사전적 의미[편집]
- 둘 이상의 것을 합쳐서 하나를 이룸.
- <생물>생물이 빛이나 유기물, 무기물의 산화에 의하여 얻은 에너지를 이용하여 유기 화합물을 만듦. 또는 그런 작용.
- <화학>둘 이상의 원소를 화합하여 화합물을 만들거나, 간단한 화합물에서 복잡한 화합물을 만듦. 또는 그런 일.
화학에서 합성[편집]
화학에서 합성은 두 개 혹은 두 개 이상의 원소 화합에 의해 새 물질을 만드는 것을 합성이라 하고, 합성하는 반응을 합성 반응(英 synthetic reaction 獨 synthetische Reaktion)이라 한다. 또 비교적 간단한 화합물에서 여러 가지 화학 반응에 의해 보다 복잡한 화합물을 얻는 것도 합성이라 하며, 실제로는 이러한 합성 반응이 많다. 화학 반응이 실험실 등의 반응 용기 속에서 이루어질 때에는 이것을 특히 화학 합성 또는 단순히 합성이라 하며, 빛에 의해 하는 경우를 광합성, 효소 등을 사용하거나 생물체에 투여하여 생성물을 꺼내는 경우를 생합성 등이라 하여 구별하는 경우가 있다.
- 유기 합성: 유기 화합물을 합성하는 방법으로, 신약 개발에 많이 사용된다.
- 무기 합성: 무기 화합물을 합성하는 과정으로, 촉매나 고체 소재 개발에 활용된다.
화학합성[편집]
화학합성은 화학 반응을 구사하여 목적의 화합물을 만드는 것을 이른다. 많은 경우, 목적물을 얻을 때까지 여러 단계의 화학 반응이 일어나고, 그 각 단계에서 부수하여 화학적·물리적인 단리·정제·분석이 이루어진다. 얻은 결과에 대해서는 다른 실험자의 재현성이 있고 검증할 수 있으며, 확립된 것이라는 사실이 요구된다.
화학 합성은 원료가 되는 화합물이나 시약을 선택하는 것에서 시작된다. 목적물을 얻기 위한 화학 반응은 여러 가지를 이용할 수 있다. 얻어진 생성물의 양을 보일 때는 2가지 방법이 있으며, 하나는 질량으로 보이는 수량(收量), 또 하나는 원료에서 얻어지는 이론양에 대한 백분율로 보이는 수율(收率)이다.
단순한 화합물에서 복잡한 화합물을 만드는 과정에 있어서는, 목적으로 하는 생성물을 합성하기까지 여러 단계의 조작과 많은 시간과 노력을 필요로 한다. 특히 시판되고 있는 단순한 화합물만으로 생리활성물질 따위의 천연물이나 이론적으로 흥미로운 유기화합물을 만들기 위한 여러 단계의 화합 합성을, 전합성(全合成)이라고 한다. 전합성은 순수히 합성화학적인 과정이지만 다른 한 편으로는 식물과 동물, 균류 등에서 추출된 천연물을 원료로 하는 경우에는 반합성(半合成)이라고 불린다.
뛰어난 유기합성 기술에는 상이 주어진다. 로버트 번스 우드워드와 같이, 특히 가치가 높은 반응이나 합성이 어려운 화합물의 합성법을 발견한 인물에게는 노벨 화학상이 수여된다.
화학 합성이라는 말은, 좁게는 2개 이상의 기질을 단일생성물로 변환하는 반응에 대해서 쓰인다. 일반식을 쓰면,
- A + B → AB
로 보여진다. 여기서 A와 B는 원소의 홑원소 물질 또는 화합물, AB는 A와 B 각각의 부분구조를 가진 화합물이다. 구체적인 예시로는
- 2 Na + Cl2 → 2 NaCl (염화나트륨의 생성)
- S + O2 → SO2 (이산화황의 생성)
- 4 Fe + 3 O2 → 2 Fe2O3 (산화철(III), 이른바 빨간 녹의 생성)
- CO2 + H2O → H2CO3 (물에 용해한 이산화탄소에 따른 탄산의 생성)
정도를 들 수 있다.
생명과학에서 화학합성[편집]
화학합성은 열수 등에서 광합성과 유사한 과정이 일어나는 것이다.
생화학에서 화학합성은 하나 이상의 탄소 함유 분자(일반적으로 이산화탄소 또는 메탄)와 영양소를 무기 화합물(예: 수소 가스, 황화수소) 또는 철 이온의 공급원으로 산화하여 유기물로 생물학적으로 전환하는 것이다. 광합성에서와 같이 햇빛이 아닌 에너지. 화학 합성을 통해 이산화탄소로부터 탄소를 얻는 유기체인 화학독립영양생물은 계통발생학적으로 다양하다. 현저하거나 생지화학적으로 중요한 분류군을 포함하는 그룹에는 황 산화 감마프로테오박테리아, 캄필로박테로타, 아퀴피코타, 메탄 생성 고세균 및 호중구 산화철 박테리아가 포함된다.
바다의 어두운 지역에 있는 많은 미생물은 단일 탄소 분자로부터 바이오매스를 생산하기 위해 화학합성을 사용한다. 두 가지 범주로 구분할 수 있다. 수소 분자(H2)를 사용할 수 있는 드문 장소에서 CO₂와 H₂(메탄, CH₄ 생성으로 이어지는) 사이의 반응에서 사용할 수 있는 에너지는 바이오매스 생산을 추진하기에 충분히 클 수 있다. 또는 대부분의 해양 환경에서 화학 합성을 위한 에너지는 황화수소 또는 암모니아와 같은 물질이 산화되는 반응에서 파생된다. 이것은 산소의 존재 유무에 관계없이 발생할 수 있다.
많은 화학합성 미생물은 바다의 다른 유기체에 의해 소비되며 화학합성자와 호흡하는 종속영양생물 사이의 공생 관계는 매우 일반적이다. 많은 동물 개체군은 열수분출구, 메탄 클라스레이트, 냉침, 고래 폭포 및 고립된 동굴 물에서 화학합성 2차 생산에 의해 지원될 수 있다.
혐기성 화학 합성이 화성, 목성의 위성 유로파 및 기타 행성의 표면 아래에서 생명체를 지원할 수 있다는 가설이 세워졌다. 화학합성은 또한 지구에서 진화한 첫 번째 유형의 신진대사였을 수 있으며, 이후에 발달할 세포 호흡과 광합성을 위한 길을 이끌었다.
생물학적 합성[편집]
생물학에서는 세포나 생물체가 필요한 분자를 합성하는 과정을 말한다. 예를 들어, 단백질 합성은 DNA의 정보를 바탕으로 리보솜에서 단백질을 생성하는 과정이다.
공학 및 기술[편집]
합성은 공학 분야에서도 중요한 역할을 한다. 예를 들어, 합성 음성은 음성을 컴퓨터로 생성하는 기술로, 텍스트 음성 변환(TTS)에 사용된다.
철학적 합성[편집]
철학에서 합성은 서로 다른 개념이나 아이디어를 결합하여 새로운 통찰이나 이론을 도출하는 것을 의미한다. 예를 들어, 칸트의 철학에서 선험적 합성은 경험 이전에 이루어지는 인식의 과정을 설명한다.
예술적 합성[편집]
예술에서는 다양한 미디어나 기법을 결합하여 새로운 예술 작품을 만드는 과정을 합성이라 한다. 예를 들어, 합성 사진은 여러 이미지를 결합하여 하나의 새로운 이미지를 생성하는 과정이다.
참고자료[편집]
- 〈합성〉, 《화학대사전》
- 〈화학 합성〉, 《위키백과》
- 〈화학 합성 (생명과학)〉, 《위키백과》
같이 보기[편집]
