오늘 살펴볼 책은 빅히스토리 3. 원소와 물질의 생성 "물질을 이루는 원소는 어디서 왔을까?"입니다.
137억년전부터 오늘날까지 이어진 타임라인 위에 열개의 대전환점을 찍고, 20개의 빅퀘스천을 찾아내 풀어보는 것으로 시작되어진 빅히스토리는,
우주와 지구, 생명과 인류, 그리고 문명의 탄생을 엮은 융합적인 시각의 시리즈입니다.
첫번째 대전환점은 '빅뱅' 즉 우주의 탄생이고, 두번째는 별의 탄생, 그리고 뒤이어 원소와 물질의 생성, 태양계와 지구의 탄생, 유기화합물의 출현, 생명체의 출현, 인류의 등장, 농경의 시작, 글로벌네트워크의 출현 그리고 마지막으로 산업화의 시작으로 이어지는데요, 이 중 오늘의 책은 세번째 대전환점인 "원소와 물질의 생성"에 관한 것입니다.
우선 목차를 살펴보면,
모든 물질의 기원인 원소가 우주에서 어떻게 만들어지고, 이 원소들의 규칙성을 찾아내고 연구한 화학자들로부터 밝혀진 다양한 화학적 이론을 설명하고 있습니다.
이 중 가장 흥미롭게 읽은 부분이 제3장의 '주기율표에 숨은 비밀'이었습니다.
우리가 학창시절 화학시간에 배운 주기율표는 단순히 표안에 들어있는 원소들을 그저 순서대로 외우는 것이었습니다.
현재 2014년 기준으로 우리에게 알려진 원소는 118종에 이릅니다. 과학자들은 물질세계를 이루는 기본 재료들이 원소라는 사실들을 알게 된 후부터 원소의 세계에도 어떤 통일성과 규칙성이 있다는 신념을 바탕으로 물질의 세계를 이해하려고 애써왔습니다.
1789년 당시 알려진 31가지 원소들을 산소와 반응시켜 이때 생성된 생성물의 성질에 따라 원소를 분류한 것이 익히 알고 있는 프랑스 화학자 라부아지에입니다.
그후 원자량에 관심 두고 원소 분류를 시도한 과학자 요한 되베라이너, 8번재마다 화학적 성질이 비슷한 원소가 나타난다는 규칙성을 발견하여 원소에도 피아노와 같은 옥타브가 있다고 생각한 뉴존랜드를 거쳐,
화학역사에 길이 남을 인물이 등장하는데, 그가 바로 러시아화학자 멘델레예프입니다.
그는 원자량이 물질의 고유한 성질을 결정하는 인자라고 보고 원자량을 기준으로 원소들을 나열하여 그 속에서 비슷한 성질을 가진 원소들을 같은 그룹으로 분류한 '원소주기율표'를 만들었는데요, 그는 당시까지 알려진 원소로 주기율표를 만들때 발견되지 않은 원소까지 고려하고 거기에 들어가야할 원소의 원자량과 성질도 예언을 했습니다. 그 대표적인 원소가 알루미늄과 비슷한 성질을 띠는 에카-알류미늄, 규소와 비슷한 성질을 띠는 에카-규소등이라고 합니다.
그런데 그의 주기율표가 최고의 영예를 누리던 시기가 그리 오래 가지 못했다고 하는데, 그건 기술의 발달로 더욱 정교한 기법이 발명되면서 그가 예측하지 못했던 뜻밖의 성질을 지닌 비활성기체들이 발견되었기 때문입니다.
그 후 멘델레예프의 주기율표가 안고 있는 문제점을 해결한 모즐리가 등장함으로서 현재의 주기율표가 완성됩니다. 원소들을 원자번호 순서로 재배열하는 새로운 기준을 제시하였습니다.
주기율표는 그냥 외워야하는 표가 아니라, 화학에서는 물질세계를 설명하는 지도였습니다. 규칙성을 이해하면 이온이 만들어지는 원리, 원자와 원자간의 결합인 화학결합의 방식, 분자와 분자간의 결합인 분자결합의 방식을 이해할 수 있고 이를 바탕으로 물질이 형성되는 기본원리를 알 수 있게 됩니다.
이러한 원소에 대한 이해를 바탕으로 마지막장에 이르면 '화학적 진화로 살펴보는 생명의 탄생'에 도달하는데요,
지구에 살고 있는 무수한 생명체는 왜 탄소를 기반으로 이루어진 것일까?에 대한 답을 찾을 수 있습니다.
탄소는 유기물질을 이루는 주요 원소인 수소, 질소, 산소보다 많은 원자들과 여러 가지 방식으로 결합하여 복잡하고 다양한 화합물을 만들 수 있는 능력이 있습니다. 그래서 생명은 화학적 규칙으로 만들어진 탄소 화학의 산물이라도 할 수 있습니다. 이처럼 원자들은 화학결합을 통해 분자를 만들고 분자들은 서로를 연결하여 물질을 만들고 이로인해 우리 인간이 존재할 수 있었던 것입니다. 결국 우주의 역사 속에서 탄생한 원소가 우주를 순환하여 우리 몸의 구성 성분이 되었다는 사실을 다시 한번 확인 할 수 있습니다.
이번 책은 개인적으로 흥미면에서는 기존에 출간된 책들보다 훨씬 재미 있고 집중도도 높았지만, 반면 난이도 면에서는 상대적으로 조금 어려웠습니다. 그러나 앞서 출간된 책들을 통해 우주와 별의 탄생을 이해하였다면, 이어지는 흐름으로 맥락은 쉽게 접근할 수 있지 않을까 생각됩니다. 아울러 큰 흐름속에 하나하나 자세하게 들여다봄으로서 그 큰 그림을 조금씩 세밀하게 완성해 가고 있다는 느낌이 들었습니다.