원소는 세상을 이해하는 창이자, 미래 세계를 여는 열쇠!
화약에서 원자 폭탄, 청동기 시대에서 우주 시대까지
인류의 문명사를 이끈 원소의 세계
인간이 원소로 이루어져 있다고?
황이 전쟁의 역사를 바꿨다고?
배터리 기술의 핵심 원소는?
‘악마의 구리’라고 불렸던 원소는?
식량 부족의 해결사가 된 원소는?
금이 암 치료에 사용된다고?
연약한 타이타늄이 항공 우주 분야에 중요한 역할을 한다고?
《두 얼굴의 원소라고?》는 물질을 이루는 기본 단위이자 첨단 기술 혁신을 이끄는 화학 원소의 기본 개념과 각각의 특성, 발견의 역사와 각 원소들이 실생활에서 어떻게 활용되는지를 배울 수 있는 청소년용 과학책이다. 현재까지 알려진 118개 화학 원소 중에서 꼭 알아야 할 기본 원소들과 최근 중요성이 더 커지는 에너지 기술, 의학, 이동통신과 같은 첨단 산업 분야를 이끄는 핵심 원소들을 중점적으로 다룬다. 수소, 산소와 같은 친숙한 원소에서부터 새롭게 부각된 리튬, 저마늄, 프랑슘과 같은 원소까지 새롭고 유익한 정보가 가득하다. 4편의 펼침 만화를 통해 꼭 알아야 하는 생활 속 화학 상식도 알 수 있다. - [질문하는 과학] 시리즈 13권
▶ 화학이 레고 블록? 원소의 개념을 친숙하고 이해하기 쉽게 알려 주다
주기율표와 화학식으로 시작되는 원소는 이해하기가 쉽지 않다. 주기율표를 외우는 데에서부터 화학을 포기했다고 말하는 청소년들도 꽤 있다. 저자는 청소년들이 화학 개념을 쉽게 이해할 수 있도록 친숙한 레고 블록 장난감으로 원소의 세계를 설명한다. 레고 조각을 연결해서 자동차를 만들고, 거대한 배를 만들고, 이를 다시 해체해서 영화 속 멋진 캐릭터로 만들듯이, 탄소 블록 조각 1개와 산소 블록 1개를 연결해서 일산화탄소(CO)라는 기체가 만들어지고, 탄소 블록 1개와 산소 블록 2개를 연결해 이산화탄소(CO2)라는 전혀 다른 기체가 된다. 이처럼 화학의 원소 하나하나가 레고 블록의 한 조각이라고 생각하면, 어렵기만 한 화학식도 레고 블록을 쌓듯이 흥미롭게 이해할 수 있고, 이렇게 연결하고 또 연결해서 고분자가 되는 과정을 통해 새로운 물질의 생성 과정을 배울 수 있다.
화학의 원소들을 조립해서 만들 수 있는 물질의 개수는 무한대에 가깝기 때문에 화학을 무한한 가능성을 탐구하는 학문이라고 부른다. 현재까지 발견된 원소는 118가지인데, 이미 발견된 원소라도 어떤 방식으로 조합하느냐에 따라 무궁무진한 가능성이 펼쳐지기에 화학이 엄청 매력적으로 느껴진다.
▶ 원소가 두 얼굴을 가졌다고? 원소에 대한 편견과 오해를 풀다
인간에게 이롭다고 알려지거나 해롭다고 알려진 원소들이 있다. 잘 사용하면 생명 유지는 물론 우리 삶을 더욱 윤택하고 편리하게 만들어 주지만, 잘못 활용하거나 남용할 경우에는 우리 몸은 병들게 되고 환경은 파괴될 수 있다. 발견되고도 공장 노동자에게 큰 독성을 일으켜 100년 가까이 사용되지 못했던 셀레늄, 대표적인 발암 물질로 알려진 카드뮴, 중세 시대 독살 용도로 사용된 비소, 방사능 공포를 느끼게 하는 세슘 등 듣기만 해도 무시무시한 원소들이다. 그러나 이들 원소가 해롭기만 한 것은 아니다. 셀레늄은 신체 노화를 더디게 하는 데 매우 중요한 역할을 하며, 카드뮴은 QLED TV의 선명한 화질을 볼 수 있게 한다. 비소 화합물인 갈륨비소 덕분에 우리나라는 반도체 강국이 될 수 있었고, 적정량의 세슘은 방사선 치료에 사용된다. 이 책을 통해 원소가 가진 양면성을 이해하면, 막연히 두려워하지 않고, 안전하게 사용할 수 있는 방법을 배울 수 있다.
▶ 새로운 미래를 만드는 화학의 역할
화학을 이해하는 게 왜 중요할까? 새로운 문명이 개척되는 데에는 원소의 발견과 조합이 큰 역할을 했기 때문이다. 청동기 시대를 연 ‘청동’은 주석과 구리의 합금이고, 전쟁의 역사를 바꾼 ‘화약’은 황이라는 원소로 만들어졌다. 굶주린 인류에게 대량 식량 생산이라는 혁명적인 변화를 가져오는 데에는 비료 속 질소의 역할이 컸다. 이제 화학자들은 화석 연료를 대체할 친환경 배터리를 만들기 위해 리튬이나 소듐, 수소, 아연 등을 연구하고, 실제 이들 배터리를 장착한 전기차가 휘발유차나 경유차와 함께 고속도로를 달리고 있다. 빛의 속도로 영화를 다운로드하여 우리의 눈과 귀를 즐겁게 해 주는 데는 광섬유 속에 포함된 저마늄의 역할이 있다. 인류에게 닥친 심각한 환경 문제들을 해결하고, 난치성 질병을 치료할 치료제 개발 등 원소가 가진 무궁무진한 잠재력을 이해할 수 있다.
▶ 원소 이름에 얽힌 흥미로운 에피소드와 위험을 무릅쓴 화학자들의 도전
프랑슘은 발견한 과학자의 모국인 프랑스의 이름을 따서 프랑슘이라고 명명했고, 아인슈타이늄이나 퀴륨 원소는 과학자의 이름에서, 타이타늄은 그리스 신화 타이탄의 이름에서 나왔다. 우리나라 과학자가 새로운 원소를 발견하게 되면 어떤 이름이 지어질까, 상상하는 것만으로도 가슴이 뛴다. 첫 발견자로서 원소의 이름을 지을 수 있는 권한이 있기 때문이다.
현재까지 알려진 118개의 원소는 그냥 알려진 것이 아니라 과학자들의 끊임없는 도전 정신 덕분이다. 이 책에는 폭발이나 독성과 같은 위험에도 불구하고 쉽게 포기하지 않았던 과학자들의 이야기가 다양하게 소개되어 있다. 연금술사 브란트는 금을 얻기 위해 소변을 가열하고 증류하다 인을 발견했고, 프레데릭 맥케이라는 치과 의사는 30년을 연구에 매달려 플루오린이라고도 불리는 불소라는 원소 때문에 충치가 생기지 않았다는 사실을 발견했다. 주변에서 일어나는 일들에 대해 깊은 관심을 갖고 왜 그럴까 하는 질문을 끊임없이 던지는 자세가 과학의 발전을 이끈다는 것을 알 수 있다.
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