원소란 무엇인가

원소란 무엇인가 - 모두가 알고 싶은
‘원소의 모든 것’ 편집실 지음, 김승훈 외 옮김 / 북스타(Bookstar) / 2023년 6월

세계를 구성하는 성분은 모두 원소다!

이 책은 놀라운 과학의 세계를 보여주는 책이다. 왜냐하면 우리가 매일 사용하는 생활 속 일상용품을 비롯해 생물, 바다, 산, 지구, 별, 광대한 우주까지 모두 ‘원소’로 이뤄져 있다고 말하기 때문이다. 아니 지구에 존재하는 모든 것이 「원소」로 이루어졌다니 도대체 무슨 말인가?

이런 얘기를 흔히 듣고 보았을 것이다. 『흑연과 다이아몬드의 본질은 같다.』 아니 흑연이란 연필심에 들어가는 재료인데 어떻게 다이아몬드와 같다니 의문이 생긴다. 그러나 흑연이나 다이아몬드나 같은 원소로 되어 있다. 즉 「탄소」로 되어 있다. 놀랍지 않은가? 탄소의 기호는 'C'이다. 그런데 이 탄소가 어떻게 배열이 되느냐에 따라 다이아몬드가 되고 흑연이 된다. 자료를 다른데서 찾아보니 이러하다. 탄소는 각 탄소 원자가 4개의 다른 탄소 원자와 정사면체 형태로 결합된 구조가 반복된 물질이다. 반면 흑연은 하나의 탄소 원자가 각자 다른 3개의 탄소 원자와 결합해 육각형을 이루며 얇은 판을 형성하는 구조다. 흑연은 이렇게 만들어진 위아래 판 사이의 결합이 매우 약해서 잘 부서진다. 그렇다면 어떻게 탄소 배열이 바뀌어 다이아몬드가 탄생하는 걸까? 다이아몬드는 최소 지하 200㎞ 위치의 맨틀에서 10억년 이상의 긴 세월에 걸쳐 만들어진다. 지구의 지각과 핵 사이의 부분을 가리키는 맨틀은 땅 아래 약 30㎞에서 약 2900㎞까지다. 맨틀에 있던 탄소 덩어리가 지구 내부의 높은 열(900∼1300도)과 높은 압력(3만 기압)을 받으면 원자들의 결합 구조가 다이아몬드의 구조로 변한다.(출처: 어린이 동아 2021)

놀랍지 않은가? 이 책은 그러한 원소들에 대한 놀라운 과학적 사실들을 사진자료와 함께 어린이의 눈높이게 맞게 잘 그려주고 있다. 사실 이런 책은 어른들도 보면 이해하기 쉽고, 오히려 도움이 된다. 그러므로 원소에 대한 놀라운 비밀과 그 구성요소들이 궁금하다면 이 책만큼 유익한 것은 없다 하겠다.

이 책은 지금까지 발견된 118개의 모든 원소를 다루고 있다. 118개의 원소들이 저마다 갖고 있는 개성적이고 훌륭한 역할과 기능을 너무나 알기 쉽게 설명하고 있어 과학적 호기심이 있는 친구들은 바로 책을 씹어 먹을듯하다. 또한 꼭 알아야 할 정보도 빠짐없이 수록해 놓아 원소에 대해 모든 것을 이해할 수 있다.

책의 구성은 이러하다.

● 원소란 무엇일까?

● 원소는 어떻게 생긴 걸까?

● 우리 주변에 있는 것은 어떤 원소로 이뤄져 있을까?

● 원소 주기율표

● 원소 주기율표 해설

● 1주기에서 7주기까지 자세한 자료와 설명, 사진과 일러스트

일단 독자는 원소가 무엇인가 궁금했다. 책에 나오듯 우리 주변에 있는 모든 것은 물질인데 즉 눈앞의 책상을 비롯해 풀, 나무, 동물, 바다, 산, 대기, 우주까지 모두 물질이다. 모든 물질에는 그것을 만드는 근본 재료가 있는데 가장 기본이 되는 성분을 「원소」라고 한다. 모든 물질은 118종류의 조합으로 구성되었다. 자연에 존재하는 원소는 92종류밖에 안 되지만 나머지 26종류의 원소는 인간이 인공적으로 만들어 내었다. 이를테면 수소(H)가 사라지면 물도 사라져, 지구상의 모든 생물은 살아갈 수 없다. 성냥에 사용되는 인(P)도 생물이 살아가는 데 없어서는 안 된다. 방사성 원소도 없거나 부족하면 지금의 생태계는 확 바뀌어 버린다. 또한 우리 생활이나 산언 발전을 지탱하고 있는 것도 원소이다. 탄소는 주요 에너지인 석탄이나 석유 등 화석 연료를 만들어 내며, 철은 다양한 기구나 건물을 만들어 낸다. 이와 같이 우리가 잘 아는 원소도, 잘 모르는 원소도 저마다 역할을 갖고 있다. 서로 결합하여 형태를 이루고 현재의 세계를 만들어내고 있는 것이다. 따라서 원소를 다시 정리하면 원소란 각각의 성질을 나타내는, 근본이 되는 '종류', '분류'이다.

이렇게 세상은 물질이라는 원자 알갱이로 이뤄졌고, 물질을 구성할 때 기본이 되는 입자로서 물질의 최소 단위이다. 현재 알려진 118종류의 원자에는 세계 공통의 알파벳 기고를 붙이는데 이것을 '원소기호'라고 부른다. 원자기호라고 하지 않는 이유가 있는데 '원자'는 알갱이(입자)에 방점을 둔 명칭이기 때문이다. 종류에 방점을 둘 때는 원소라고 말한다. 원소기호는 알파벳 한 개 문자 또는 두 개 문자로 표기되는데 첫 번째 문자는 대문자, 두 번째 문자는 소문자로 쓴다. 이를테면 Na의 경우 독일어 Natrium, 영어 Sodium이고, 한국에서는 소듐(나트륨) 등 다양하게 표현되지만, 발음은 '엔에이'로 읽는 것이 세계 공통적이다.

원자의 크기가 궁금할 것이다. 원자의 크기는 1Å(1옹스트롬), 즉 1억분의 1cm이다. 이를테면 탁구공 크기가 직경 4cm인데 수소 원자는 약 1옹스트롬이기에, 만약 탁구공을 지구 크기까지 크게 한 것과 같은 비율로 수소 원자를 크게 했을 때, 수소 원자의 크기가 탁구공 정도의 크기로 확대된다고 할 수 있다.

이와 같이 원소에 대한 모든 궁금증과 해답이 이 책에 실려 있다. 한 장의 내용을 읽게되면 다음 장이 궁금해지는 책으로서, 직접 그림과 사진을 곁들여 보니 결코 지루하지도 않고, 이해도가 빠르다.

역자가 말하기를 이 책을 읽고 나면, 이 책을 읽기 전과는 달라진 자신을 발견하게 되며, 이 세상을 바라보는 눈이 달라져 있다는 것을 느끼게 해주는 책이다. 그 이유는 평소 별생각 없이 사용하던 책상, 의자, 연필, 늘 보아 오던 나무와 꽃에서, 늘 마시던 공기에서 원소를 찾아내는 재미를 가지게 되는 것이다. 역자는 훗날 어린 친구들이 어른이 되어 지금껏 발견되지 않은 119번째 원소를 찾아내는 ‘훌륭한 과학자’가 나와 우리나라가 아직 한 번도 받아 보지 못한 노벨상을 받아 봤으면 하는 꿈을 가진다. 꼭 그렇게 되었으면 하는 바이다.

초등학생은 물론 부모까지도 보면 도움이 되는 재미난 과학의 얘기를 직접 사서 눈으로 보는 기회가 되었으면 한다.

- 이 글은 컬처블룸을 통해 도서를 협찬받아 작성한 리뷰입니다.​