원소 이야기

원소 이야기 - 물·불·흙·공기부터 우리의 몸과 문명까지 세상을 만들고 바꾼 118개 원소의 특별한 연대기
팀 제임스 지음, 김주희 옮김 / 한빛비즈 / 2022년 7월

《원소 이야기(팀 제임스 지음/한빛비즈)》

물·불·흙·공기부터 우리의 몸과 문명까지 세상을 만들고 바꾼 118개 원소의 특별한 연대기

저자는 화학이라는 단어에 대한 편견을 소개하며 이야기를 시작한다. ‘과학’이란 단어는 무언가 정확한 어떤 것을 이야기하지만, 화학이란 단어는 실험실에서 사용되는 기괴한 액체나 기체와 같은 것을 떠오르게 한다는 것이다. 그러나 한 번만 더 생각해보면 나를 포함한 모든 생물과 우리가 만지고 볼 수 있는 모든 것들은 화학물질임이 확실하다.

화학은 우중충한 실험실에서만 일어나는 관념적 현상이 아니다. 인류를 둘러싼 모든 공간과 우리 온몸에 화학이 있다. -<머리말> 중에서

저자도 주기율표가 이해하기 어렵고 복잡하다는 점을 인정한다. 그러나 원소 목록에 지나지 않는 주기율표를 읽는 법을 터득하면 우주를 탐구하는 데 큰 도움이 된다고 주장한다. 아름다운 산과 바다, 자연을 관찰하고 감상하는 것처럼 원소와 주기율표에 관심을 가져달라고 이야기한다.

캐번디시, 라부아지에, 프리스틀리 같은 천재들이 새로운 과학의 시대를 열고 다른 과학자들도 원소 사냥에 뛰어들었다. 원소를 처음으로 발견한 사람이 아니라 순수한 상태로 분리한 사람에게 왕관이 돌아간다. 원소의 순수한 샘플을 손에 넣은 사람에게 영광이 돌아가는 것이다.

밤하늘을 수놓은 별들은 아리스토텔레스가 믿었던 것처럼 에테르로 이루어진 초월적 존재가 아니다. 그 별들도 우리와 같은 물질로 만들어진다. 그들은 우리의 먼 친척이며, 우리는 죽은 뒤 그들에게 돌아갈 것이다. 지구가 불에 휩싸이면서 종말을 맞이하면 우리를 구성하는 원자는 우주로 퍼져나간다. 그리고 다른 행성 혹은 다른 살아 있는 존재의 일부가 될 것이다. 별을 숭배한 고대인들은 현명하게 그들의 신을 선택했다. -<4장 원자는 어디에서 올까?> 중에서

원자 속에는 두 종류의 입자가 있다. 접착 특성이 있는 중성자, 그리고 전자를 제자리에 고정하는 양성자다.

원자는 태양계와 같다. 양성자와 중성자로 구성된 중심핵 주변으로 반대 전하를 지닌 전자가 공전하는데 핵과 전자 사이에는 아무것도 없다.

원소를 찾으려 시도했던 피타고라스부터 헤라클레이토스, 아낙시메네스, 엠페도클레스에 이르기까지 초기 형태의 주기율표가 만들어지기도 했다. 근대에 새로운 원소에 관한 모든 정보를 취합한 원소가 수록된 목록이 라부아지에에 의해 등장하였다.

이후 주기율표를 완성하기 위한 노력이 계속되었다. 영국 화학자 뉴랜즈는 원소 표의 세로줄 일곱 개를 ‘족 family’, 가로줄 여덟 개를 ‘주기 period’라고 불렀다.

시베리아에서 태어난 러시아 최고의 화학자인 멘델레예프가 체계적인 주기율표를 완성하게 된다.

주기율표의 형태를 결정하며 원소들이 왜 이런 특성을 보이는지 설명하는 핵심적인 역할을 담당한 것이 바로 슈뢰딩거 방정식이다. 불완전했던 주기율표의 문제를 해결한 것이 바로 양자역학이다.

주기율표는 전자껍질 7개를 나타내는 7개의 주기, 그리고 얼마나 많은 전자가 그 껍질을 차지하는지 나타내는 18개의 족으로 구성된다. 그 결과 주기율표에는 칸이 118개 생긴다. 그중 92개는 자연 원소가 차지하므로 우리가 채울 수 있는 칸은 26개다.

거대한 원소 샘플을 얻은 다음 흡수되기를 바라며 샘플에 핵을 쏘며 인공원소를 합성하는 작업을 한다. 지난 50년 동안 인류의 주기율표는 점점 완벽에 가까워졌다. 과학자들의 연구와 무수한 실험을 통해 118번 원소에 도달했고, 주기율표가 완성되었다. -<8장 연금술사의 꿈이 이루어지다> 중에서

저자는 이 책에서 118가지 원소의 이름을 한 번 이상 불러준다. 모든 원소에 얽힌 이야기와 특성을 설명한다. 화학사에 거대한 발자국을 남겼거나 독특한 성질이 특정 용도에 적합하다는 측면에서 모든 원소가 특별하다.

천생 문과생인 내가 읽어내기엔 쉽지 않은 책이었다. 하지만 과학의 원리를 그 유래와 현실의 사례를 통해 설명해내는 저자의 센스는 인정할만하다. 매일 먹고사는 문제에만 매달리다가 우주의 원리에 귀를 기울일 수 있는 귀한 기회였다.

“출판사에서 도서를 지원받아 작성하였습니다.”

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