화학자가 들려주는 화학 이야기 - 16개의 결정적 장면으로 읽는 500년 화학사

16개 테마와 약 60명 화학자의 발자취로

500년 화학사와 화학 원리를 흥미진진하게 마스터한다!

 

화학을 공식이 아닌 이야기로 이해하게 하는 책

기초부터 고분자화학, 양자화학까지 기본에 충실한 화학 교과서

인류사에서 획기적인 화학적 발견에 이르는 데 어떤 개념을 왜 필요로 했는지를 인물 중심으로 설명하고, 독자가 그 사고의 흐름을 따라가며 이해할 수 있도록 구성한 화학 교양서다. 화학의 기초부터 물리화학, 전기화학, 열역학, 광화학, 고분자화학, 유기화학, 양자화학 등 총 16개 테마로 구성, 약 60명에 이르는 화학자의 발자취와 연구 업적으로 화학의 원리를 배운다.

 

화학의 핵심 원리들을 공식이나 결과로 제시하지 않고, 각 원리가 등장할 수밖에 없었던, 결정적 질문의 순간을 포착해 풀어낸다. 화학을 처음 접하는 입문자부터 교과 개념을 다시 정리하고 싶은 청소년, 고급 화학 지식을 탐구하려는 성인까지 모두에게 유용한 화학 교양 입문서다.

 

각 장을 ‘하나의 질문’과 ‘세 명의 화학자’로 구성했다. 가령 보일, 돌턴, 아보가드로는 왜 화학이 정량적 학문이 되어야 했는지를, 라부아지에와 동시대 화학자들은 연소를 어떻게 설명해야 하는지를 두고 서로 다른 선택을 하는 과정을 보여 준다. 멘델레예프는 물질 분류의 문제를, 판트호프, 오스트발트, 아레니우스는 반응을 에너지의 관점에서 이해하려는 시도를 대표한다.

 

책은 이론을 나열하지 않고, 특정 화학자가 무엇을 설명할 수 있게 되었는지에 초점을 맞춘다. 반응의 ‘속도’를 설명하게 된 순간, 보이지 않는 전자를 설명의 대상으로 받아들인 선택, 분자의 구조를 추론하고 확인할 수 있게 된 과정은 모두 화학이 할 수 있는 일이 확장된 결정적 장면들이다. 복잡한 수식 없이도, 화학의 사고방식이 어떻게 변화해 왔는지를 이해할 수 있도록 구성했다.

 

집필에는 후지시마 아키라를 비롯한 일본 현역 화학자들이 참여했다. 연구 현장을 잘 아는 저자들은 성과보다 사고의 경로와 한계를 중시하며, 틀렸던 가설과 수정된 설명까지 함께 다룬다. 그 결과 화학사를 요약한 개설서가 아니라, 화학자들이 세계를 이해해 온 방식 자체를 보여 주는 책이 된다.

 

일본의 화학 전문 커뮤니티와 교육계에서는 “화학의 기본 개념을 사람의 이야기로 이해하게 만드는 보기 드문 교양서” “교과서로는 설명하기 어려운 ‘왜’에 답해 주는 책”이라는 평가를 내렸다. 『화학자가 들려주는 화학 이야기』는 화학을 좋아하라고 설득하기보다, 화학이 왜 이런 모습의 학문이 되었는지를 납득하게 만드는 책이다.

[목 차]
  

들어가는 말

 

1장 화학의 기초

보일 / 돌턴 / 아보가드로

 

2장 수소, 산소의 발견과 플로지스톤설

칼럼. 플로지스톤설 / 캐번디시 / 프리스틀리 / 셸레

 

3장 탄산가스, 질소의 발견과 라부아지에

블랙 / 러더퍼드 / 칼럼. 액체 질소 / 라부아지에

 

4장 주기율

멘델레예프 / 데이비 / 칼럼. 연금술 / 램지

 

5장 물리화학 분야의 세 선구자

칼럼. 이온설을 주장한 세 사람의 젊은 시절 교류 관계도 / 판트호프 / 오스트발트 / 아레니우스

 

6장 전기화학

볼타 / 패러데이 / 네른스트 / 칼럼. 주요 전지

 

7장 열역학과 화학 에너지

카르노 / 줄 / 깁스

 

8장 방사선화학

베크렐 / 마리 퀴리 / 유리

 

9장 반응 속도

하버 / 칼럼. 제1차 세계대전에 관여했던 하버의 행적과 비극 / 아이링 / 마커스

 

10장 화학 결합

케쿨레 / 루이스 / 폴링 / 칼럼. 화학 결합의 원리

 

11장 광화학

카샤 / 포터 / 투로 / 칼럼. 광합성과 인공 광합성

 

12장 고분자화학

슈타우딩거 / 캐러더스 / 사쿠라다 이치로 / 칼럼. 우리 주변의 고분자, 플라스틱

 

13장 유기화학

뵐러 / 그리냐르 / 우드워드 / 칼럼. 유기화학의 발전

 

14장 양자화학

하이틀러 / 멀리컨 / 후쿠이 겐이치 / 칼럼. 양자화학이란?

 

15장 표면 분석

루스카 / 칼럼. 이차 전자를 이용하는 주사 전자 현미경 / 시그반 / 비니히

 

16장 유기 화합물의 구조 결정

애스턴 / 코블렌츠 / 라비

 

역사에 한 획을 그은 과학자의 명언 ①

역사에 한 획을 그은 과학자의 명언 ②

역사에 한 획을 그은 과학자의 명언 ③

역사에 한 획을 그은 과학자의 명언 ④

역사에 한 획을 그은 과학자의 명언 ⑤

역사에 한 획을 그은 과학자의 명언 ⑥

역사에 한 획을 그은 과학자의 명언 ⑦

역사에 한 획을 그은 과학자의 명언 ⑧

역사에 한 획을 그은 과학자의 명언 ⑨

역사에 한 획을 그은 과학자의 명언 ⑩

역사에 한 획을 그은 과학자의 명언 ⑪

역사에 한 획을 그은 과학자의 명언 ⑫

 

참고문헌

찾아보기

[본 문]
  

화학의 역사는 원자·분자와 함께 시작되었습니다. 수소, 산소, 질소, 이산화탄소를 시작으로 과학자들이 발견한 수많은 원소가 주기율표로 정리되었고, 다양한 화학 반응이 어떻게 일어나는지도 밝혀졌습니다. 유용한 화합물의 합성법과 편리하게 쓰이는 고분자 물질의 제조법도 차례차례 탄생했습니다. 그리고 우리가 사용하는 통신 기기에도 들어가는 반도체를 비롯한 각종 기능재료의 특성을 어떻게 분석할지 연구하기에 이르렀습니다. - 4쪽

 

1783년, 파리 시민들은 매일같이 하늘을 올려다보았습니다. 오늘날 샤를의 법칙으로 유명한 프랑스의 물리학자 샤를이 당시 발견된 지 얼마 안 된 매우 가벼운 기체인 수소를 대량으로 발생시키는 장치를 개발했고, 수소를 집어넣은 공기 주머니를 만들어 하늘을 자유롭게 날고 싶다는 인류의 꿈을 실현했기 때문입니다. 그런데 수소는 그에 앞서 1766년에 발견된 기체입니다. 영국의 물리학자이자 화학자인 캐번디시가 발견하고 ‘플로지스톤 기체’라고 명명했습니다. ‘수소’라는 이름을 붙인 사람은 플로지스톤설을 부정한 프랑스의 화학자 라부아지에로, 샤를이 기구를 타고 날기 2년 전인 1781년의 일입니다. - 26쪽

 

영국 작가 조앤 K. 롤링의 소설 『해리 포터와 마법사의 돌』에 나오는 마법사의 돌이 바로 현자의 돌입니다. 현자의 돌은 연금술사에게 가장 중요한 목표가 되었습니다. 연금술 연구는 르네상스 시대(14~16세기)에 들어 점점 활발해졌으며 사회적으로도 큰 파문을 일으켰습니다. 그러나 17세기에는 연금술과 화학이 섞였고, ‘최후의 연금술사’라고 불리는 아이작 뉴턴과 로버트 보일이 근대 과학의 기틀을 세웠습니다. 그리고 근대 과학의 성립과 함께 연금술은 급격히 쇠퇴했습니다. - 59쪽

 

패러데이는 과학을 보급하는 데 이바지했다는 점에서도 높은 평가를 받습니다. 험프리 데이비가 시작한 시민 강연을 더욱 적극적으로 개최하여 금요일 강연, 크리스마스 강연 등 멋진 강의를 선보였습니다. 70세 때 행한 퇴임 강의는 촛불 1개만으로 여섯 번에 걸쳐 열렸는데, 『촛불의 과학』이라는 이름으로 당시 강의록이 남아 오늘날에도 사람들에게 감동을 주고 있습니다. 패러데이는 전극, 산화 전극, 환원 전극, 양이온, 음이온 등 전기화학에서 쓰이는 용어를 대부분 확립했습니다. - 81쪽

 

케쿨레도 이 무렵에 등장했습니다. 그는 탄소 화합물 연구를 시작한 지 얼마 안 되어 탄소가 다른 원자와 결합하는 팔을 4개 가지고 있다는 설을 제창했습니다(1858년). 가령 메테인(CH4)의 탄소는 원자 4개와 결합할 수 있고, 수소와 할로젠은 원자 1개, 산소는 원자 2개, 질소는 원자 3개와 각각 결합할 수 있다는 것이 케쿨레의 생각이었습니다. 이처럼 한 원자가 다른 원자와 결합하는 팔의 수를 원자가라고 합니다. - 120쪽

 

완성된 폴리아마이드 섬유의 우수한 성질이 알려지면서 1938년 세계 최초로 인조 섬유의 공업화를 추진하기로 한 듀폰은 신제품 ‘나일론’을 발표했습니다. 당시 부사장은 나일론을 두고 “석탄, 공기, 물로 만들었지만, 거미줄보다 가늘고 강철보다 단단하며 어떤 천연 섬유보다도 탄성이 풍부한 섬유”라고 소개했습니다. 1940년 5월 15일에 발매된 나일론 스타킹은 순식간에 여성들 사이에서 인기 상품이 되었습니다. - 149~150쪽

 

‘혹시 양자 역학으로는 이해할 수 있지 않을까?’라는 의문을 규명하려는 열망은 자연스러운 시대의 흐름이었습니다. 그렇게 초점은 물리학에서 화학으로 옮겨졌습니다. 하이틀러는 다음 해인 1927년, 가장 기본적인 물질인 수소 분자의 화학 결합을 양자역학과 슈뢰딩거의 파동 방정식에 따라 고찰했습니다. 그리고 동료 프리츠 런던과 함께 하이틀러-런던 이론을 제안했습니다. 프리츠 런던은 1937년 분자와 분자 사이의 약한 결합(런던 분산력)을 양자역학적으로 풀어낸 것으로 유명한데, 당시 하이틀러는 23세, 런던은 27세였습니다. - 170쪽

 

일본의 화학자 다나카 고이치는 레이저로 시료를 이온화하는 레이저 이탈 기법에 주목했습니다. 단백질에 레이저를 직접 쏘면 분자 자체가 분해되어 붕괴하므로 이온화할 때는 레이저를 효과적으로 흡수하는 매질에 단백질을 섞어야 합니다. 혼합물에 레이저를 쏘아 매질을 급속도로 가열하면 매질과 단백질이 기화하면서 단백질 분자가 이온으로 변합니다. 이 발견을 계기로 단백질을 비롯한 생체 고분자의 질량도 분석할 수 있게 되었습니다. 이 업적을 인정받아 다나카 고이치는 2002년 노벨 화학상을 받았는데, 박사 학위가 없는 민간 기업 연구원이라는 점에서 큰 화제가 되었습니다. - 194쪽