원자가 무엇인지 궁금하단 말이지...

돌턴이 들려주는 원자 이야기 - 과학자들이 들려주는 과학이야기 10 ㅣ 과학자가 들려주는 과학 이야기 131
최미화 지음 / 자음과모음 / 2005년 3월

사랑하는 딸과 아들에게 보내는 독서편지

0. 

너희들이 원자가 무엇인지 궁금해서 책을 몇 권 샀다고 했잖아. 전에 이강영님의 <불멸의 원자>라는 책도 읽었고 말이야. 책들을 보다가 너희들이 읽을만한 책은 없을까 하고 고른 책이 최미화의 <돌턴이 들려주는 원자 이야기>란 책이란다. 주문할 때 책소개를 대충 보고 주문을 했는데, 책을 받고 보니 이 책을 읽기에는 너희들이 아직 어린 것 같았어. 조금 더 크면 볼 수 있겠다는 생각이 들었단다. 인터넷 알라딘 중고서점에서 구입했는데, 이 책이 개정판도 나와 있더구나. 원자에 대한 책은 굳이 개정판이 아니더라도 이 책으로도 충분할 것 같다는 생각이 들었어.

아빠가 먼저 읽어봤단다. 중학교나 고등학교 때 이 책을 읽었으면 화학에 좀더 흥미를 가질 수 있겠다는 생각이 들었단다. 아빠가 학창 시절에 과학 과목을 좋아하던 편이었는데, 화학을 좀 어려워했거든. 외워야 하는 것도 많고, 예외적인 것도 많았던 것으로 기억이 들었어. 나중에 커서 교양 과학책을 통해서 알게 된 것은 어렵지만 재미있는 것도 많은 것이 화학이라는 것을 알게 되었지.

원자라는 것은 화학이라고 딱 규정할 수는 없단다. 원자의 운동을 연구하고 원자 안의 전자의 원동을 연구하는 것은 현대물리학의 핵심이니까 말이야. 원자야 말로 물리와 화학의 접점이지 않을까 하는 생각이 드는구나.

1.

데모크리토스라는 사람이 처음으로 원자, 영어로는 atom이라는 개변을 생각했대. 어떤 물질을 계속 쪼개다 보면 쪼갤 수 없을 것이라는 개념 말이야. 그리고 시간이 한참 흘러서.. 라부아지에라는 과학자는 연소라는 것을 연구하다가 원소라는 것을 이야기했어. 당시 연소라는 것이 잘못 알려졌었는데, 라부아지에가 처음으로 연소라는 것이 어떤 물질이 산소와 결합한다는 것을 밝혀냈어. 그리고 더 이상 분해할 수 없는 물질을 원소라고 했단다. 원자와 원소라는 말이 비슷한 의미로 이야기하고 있는데, 정확히 이야기하자면, 물질을 구성하는 원자들의 종류를 원소라고 하면 될 것 같구나. 알려진 원소의 종류는 100개 남짓이고, 자연 속에서 발견되거나, 과학자들에 의해 만들어지고 있단다.

..

라부아지에 이후 과학자들은 원자의 정체를 밝히려고 노력을 한단다. 톰슨, 러더퍼드, 보어, 슈뢰딩거까지 원자의 모형은 점점 베일을 벗었어. 슈뢰딩거가 이야기한 원자의 보형은 오비탈 모형이라고 하는데, 원자의 중심에 원자핵이 있고, 원자핵 주변을 돌고 있는 전자가 일정한 위치를 가지고 있는 것이 아니라고 했어. 그래서 전자를 특정위치에서 발견할 수 있는 확률만이 존재한다고 했지. 아빠가 얼마 전부터 가끔 이야기한 양자역학의 본질인데, 여전히 어렵구나.

이 책에는 원자들에 대해 상세하게 설명하고 있단다. 원자들이 보여서 만들어내는 분자들… 실제 이 세상은 원자 하나로 존재하는 것보다 원자들이 보여서 분자 형태로 존재하는 것이 대부분이란다. 그 분자에 대한 이야기도 해주고… 원자와 원자들이 결합을 할 때, 전자를 주고 받으면서 결합하고 결합을 하고 나면 전자를 사이 좋게 공유하게 돼. 그 전자를 하나 잃거나 얻은 상태로 액체에 녹아 있는 경우도 있는데 이런 상태를 이온이라고도 한단다. 그런 이온에 대한 설명도 해주고 있어. 물론 원자를 구성하는 핵심인 원자핵과 전자에 대한 이야기도 해주고 있지.

….

그밖에 원소들의 종류를 설명해주면서 원소들이 비슷한 것끼리 묶을 수 있다며 그 원소들을 가족이라고 했어. 그러면서 대표적인 그 원소 가족을 소개해주었는데, 활동이 아주 활발한 할로겐 가족과 활동이 아주 게으른 비활성 가족의 원소들을 소개해주었단다. 아빠가 고등학교 때, 할로겐족이니, 비활성기체니 공부했던 기억이 떠오르더구나. 그때는 무척 어렵게 공부를 했는데 말이야.

….

그리고 동소체를 설명할 때는 형제라는 말을 사용했는데, 탄소 형제와 산소 형제를 이야기했단다. 앞서 아빠가 이야기를 하기를 원자들이 모여 분자가 만들어진다고 했잖아. 보통 원소들은 분자를 만들 때 같은 개수가 모여 하나의 분자를 만들게 된단다. 그런데 탄소와 산소 같은 경우는 결합하는 탄소의 숫자들이 다양해.. 탄소 원소가 어떻게 결합하느냐에 따라 다이아몬드가 될 수 있고, 흑연이 될 수 있고, 숯이 될 수가 있단다. 산소는 2개 만나 결합하면 우리가 숨 쉴 때 필요한 그 산소가 되고, 산소가 3개가 만나 결합하면 우리 몸에 그리 좋지 못한 오존이 된단다. 이렇게 같은 원소들로 되어 있으면서 분자구성이 다른 것을 동소체라고 해.. 이런 동소체에 대한 설명도 이 책에 나와 있단다.

2.

아빠가 생각하기에 초등학교 고학년이나 중학생이 되면 읽어볼 수 있지 않을까 싶구나. 그런 청소년을 대상으로 책이 써져 있어. 하지만 아빠와 같은 어른들이 봐도 나쁘지 않단다. 하나하나 정리를 해가면서 읽는다면 좋은 참고서 역할을 할 수도 있겠다 싶었어. 나중에 너희들이 조금만 더 큰 다음에 한번 읽어보라고 추천을 해 볼 생각이란다. 너희들이 과학에 관심이 조금 있는 편이니까 이 책도 재미있게 읽지 않을까 싶구나.

PS:

책의 첫 문장 : 사탕을 쪼개면 무엇이 남을까?

책의 끝 문장 : 방전에 의해 유리관 내에 전자가 흐르게 되는데, 여기에 수은 기체가 충돌해 자외선을 방출한답니다.