V 주기율표 속 원소의 이름과 어원 속에 숨은 신비로운 이야기를 찾아서
V 금속의 늑대 안티모니, 도깨비의 어원에서 온 코발트, 꼬리에 꼬리를 무는 원소 이야기
V 신화, 종교, 기호학, 역사, 고대의 천문학과 광물학까지 아우르는, 다양한 지식이 화학 반응을 일으키는 놀라운 책
아름답고 우아한 형태로 일곱 줄의 가로줄을 완전히 채운 주기율표 속 원소들. 주기율표 속 118개 원소의 이름들은 어떻게 만들어졌을까? 주기율표는 2016년 11월 현재의 모습으로 ‘완성’되었지만, 원소 하나하나가 발견되고, 지금의 이름으로 불리게 된 사연은 그 수만큼이나 다채롭다. 원소 이름의 시작은 그리스 신화에서, 성경의 한 구절에서, 17세기 문학 속에서, 연금술 책 속에서 발견된다.
케임브리지 대학교에서 화학을 가르치는 저자 피터 워더스는, 화학자를 ‘현대의 연금술사’라 칭한다. 그만큼 화학은 과학의 어떤 분야보다 오래되었을 뿐 아니라, 미신과 과학의 경계에 있었던 학문이다. 이 책에서는 금속에 관한 고대, 중세의 기록들을 파헤쳐나가며 집요하게 원소 이름의 기원을 찾아낸다.
늑대처럼 다른 금속을 빨아들인다고 해서 ‘금속의 늑대’라고 불렸던 안티모니, 17세기 광부들에게 도깨비처럼 공포의 존재였기에 독일어 ‘도깨비’의 어원을 지닌 코발트, 찰스 디킨스가 “좋은 집안 아이들은 알루미늄 수저를 물고 태어날 것이다”라며 극찬한 금속 알루미늄, 산소의 화학적 성질이 전부 다 밝혀지지 않아, 과학적인 오류에서 명명된 산소까지. 과학적이지 않은 시대부터 시작된 금속과 원소의 이름들은 라부아지에의 프랑스 화학 명명법 개혁을 시작으로 그 신비로움에서 벗어나 비로소 근대적인 과학의 이름을 얻게 된다.
원소명의 어원을 캐는 일, 그리하여 그 원소가 발견된 시대로 되짚어가는 일은, 당시 사람들이 금속의 어떤 특성에 주목했으며, 어떤 일을 하던 사람들이 그 금속과 연관되었는지, 금속이 어떻게 사용되었는지를 찾아나가는 ‘시간 여행’과도 같다. 겉으로는 화학의 역사를 다루는 과학서이지만, 속을 들여다보면 신화, 종교, 기호학, 역사, 고대의 천문학과 광물학까지 아우르는 다양한 지식이 화학 반응을 일으키는 인문 교양서이기도 하다.
공학박사이자 작가인 곽재식은 ‘원소 이름들은 신화와 전설의 세계와 현실의 과학 세상을 이어주는 징검다리와 같다’며 추천의 글을 썼다.
원소의 이름이 보여주는 화학의 숨은 역사, 그리고 어제까지의 세계
아주 오랫동안 사람들은 원소가 7개라고 생각했다. 이 믿음은 7이 완벽한 숫자라는 그 시대의 인식을 보여주며 이는 7가지 천체와도 연관이 있다. 가장 오래된 금속이었던, 금, 은, 구리, 철, 주석은 천체의 이름과 깊은 관련이 있다. 은을 나타내는 초승달 모양의 연금술 기호가 이를 보여준다. 지난 시기 금속들의 이름은 이렇게 ‘연금술 기호’로 표기되었는데, 당시에는 ‘금’을 만드는 과정에서 금속들이 발견되고 명명된 시기라는 것을 알 수 있다.
초기의 금속들은 점성술과 천문학과 연관되어 있었으며, 신화와 미신의 세계 속 어딘가에 위치해 있었다. 원소의 이름은 이처럼 과학적이지 않은 시대에서부터 시작된다.
근대의 원소명에 가까워진 것은 18세기 후반 프랑스의 화학 명명법 개혁부터다. 많은 ‘화학자’들이 물질에 이름을 붙이는 방식에 불만을 제기했고, 라부아지에와 젊은 화학자들이 이 개혁을 주도했다. 이 개혁에서는 새로운 원소명은 그리스어와 라틴어를 사용하고, 서로 다른 현대 언어에 적용할 수 있어야 한다는 내용 등이 포함되었다. 그리고 이때 화합물을 나타내는 기호가 원소 기호의 결합으로 이루어져야 한다는 목표도 만들어졌다. 특히 이 개혁에서는 이전 화학자들이 사용하던 기호와는 다른 디자인을 사용하려고 애썼는데, 이는 원소 기호가 신화와 미신에서 벗어나는 유의미한 변곡점이 되었다. 그들은 과학을 신비한 베일로 가리고자 온갖 수단을 다 쓴 기존의 연금술 기호들을 버리고, 과학자들의 지식을 최대한 널리 알려 대중과 소통하려고 했다.
원소의 이름이 어떻게 만들어졌는지 알아보는 일은 신화와 미신과 신비의 영역이 과학으로 변해가는 과정을 읽는 것이다. 이 책의 이야기들은 화학의 역사를 말하는 동시에, 이성과 합리의 과학으로 변해가는 흥미로운 인식의 변천 과정을 보여주기도 한다.
금속의 이름에 숨은 재미있는 사연들
금속을 삶에서 가장 자주 마주하는 사람은 단연 광부였다. 근대 이전의 광부들에게 독성이 있는 광물과 유독 기체들이 가득한, 환기 장치와 제대로 된 조명 장치도 없었던 광산은 지옥과 비슷했다. 17세기 작품 속에서는 광산 속에서 만난 ‘악마’들을 묘사한 글들이 자주 발견된다. 19세기 언어학자이자 문헌학자인 그림 형제는 민담을 수집하며 ‘니켈’의 어원이 악마와 관련이 있다는 설을 유행시켰다. 광부들은 ‘구리를 닮았지만’ 구리를 추출할 수 없었던 이 광물을 ‘악마의 구리’라는 뜻의 ‘쿱퍼 니켈’이라고 불렀다. 코발트 원소 또한 독일어로 악마를 뜻하는 단어 ‘코볼트’에서 온 것으로 저자는 추측한다. 초기에 광부들은 코발트 광물이 쓸데없다고 여기고 그냥 버렸는데, 이 광물이 그들의 노동을 헛수고로 만들어 유령만큼 사기를 떨어뜨렸기 때문에 17세기 광부들 눈에는 악마 고블린처럼 보였을 것이다.
한편, 새로운 금속이 발견될 시기의 해당 시대 사람들의 인식도 엿볼 수 있다. 찰스 디킨스는 알루미늄에 대해 “좋은 집안의 아기들은 알루미늄 수저를 물고 태어날 것이다“라고 말했다. 알루미늄은 처음 발견될 당시에는 희귀하고 비싼 금속이었기에, 프랑스 황제 나폴레옹 3세는 놀랍도록 가벼운 이 금속으로 나이프와 포크를 만들어 국빈 만찬 때 쓰기도 했다. 은처럼 희고, 금처럼 변하지 않으며, 구리만큼 쉽게 녹으면서 쇠처럼 단단한 금속. 그리고 전성과 연성이 좋고 유리보다 가벼운 성질까지 지닌 알루미늄은 당시에 혁신적인 금속이었다.
H2O가 아니라 O2H였어야 했다? 과학의 한계 속에서 지어진 이름들
원소는 그 시대의 과...학 지식의 한계 속에서 이름 붙여지기도 했다. ‘산소’가 그렇다. 근대 화학의 아버지 라부아지에는 산소를 oxyg?ne이라고 했는데 이는 산oxy와 ‘나는 낳다’를 뜻하는 그리스어를 합친 말이다. 즉, ‘산을 만드는 것’이라는 의미다. 하지만 이후 산소가 다른 물질과 결합할 때 반드시 산을 만드는 것이 아니라는 오류가 있어 이 이름은 비난을 받는다. 과학이 발전하고, 산의 핵심 성분은 수소 이온이며, 따라서 수소가 모든 산의 핵심 성분이라는 사실이 밝혀졌다. 그렇다면 ‘수소’에 ‘산소’(산을 만든다)라는 이름을 붙이는 것이 이론적으로는 더 맞는 셈이다. 게다가 산소의 독특한 성질은 수소와 결합해 물을 만드는 것이므로, 수소(물을 만든다)라는 이름은 산소에 붙였어야 더 적절했을 것이다. 그랬더라면 우리는 물의 분자식을 H2O 대신에 O2H로 쓰고 있을지도 모른다.
이처럼 원소의 이름은 원소가 이름 붙여진 당시 과학 지식의 실상을 보여주기도 한다. 원소의 이름은 그 이름이 만들어진 시기, 사람들이 바라보던 물질에 대한 생각과 과학 이론의 발전을 이해할 수 있는 지표가 된다. 원소명의 어원을 밝히는 연구가 과학의 발전상을 그대로 보여주는 것이다.
원소의 이름을 캐는 집요한 탐색, 풍부한 그림과 원전
케임브리지 대학교에서 화학을 가르치며 대중에게 과학을 전달하는 데도 힘쓰는 과학자 피터 워더스. 그는 《원소의 이름》에서 주기율표 속 원소들의 이름이 어떻게 만들어졌는지, 집요하게 탐구해나간다. 그가 원소의 이름을 찾아가는 방식은 한 편의 고고학 영화 속 장면 같다. 아주 오래된 중세의 필사본을 뒤지고, 아그라콜라의 《금속에 대하여》 같은 오래된 책들을 탐구하고, 금속을 만드는 목판화를 가져와 보여주고자 한다. 책 속에는 오래된 화학 원전, 17세기의 금속을 표현한 다양한 판화 그림들, 라부아지에가 직접 그린 원소표, 신화 속에 금속이 등장하는 비유적인 그림들로 가득하다.
저자는 오래된 원전을 찾는 방식으로, 아주 오래된 화학 이야기를 시작해나간다. 화학 원소의 역사가 점성술과 천문학, 문학과 예술, 신화와 인류의 상상력이 아름답게 직조된 태피스트리처럼 눈앞에 펼쳐진다. 인류의 수많은 학문 지류가 화학 원소라는 하나의 강으로 흘러드는 놀라운 이야기 속으로 들어가 보자.
추천의 글
머리말
1. 천체
2. 도깨비와 악마
3. 불과 유황
4. H2O냐 O2H냐?
5. 재와 알칼리
6. 자철석과 토류
7. 염을 만드는 것
8. 바로 코밑에 있던 원소들
9. 불안정한 영역
감사의 말
참고 문헌
찾아보기
수산화소듐을 양잿물이라고 부르는 것은 수산화소듐이 등장하기 전에 비슷한 성질을 가진 물질을 “잿물”이라고 불렀기 때문이다. 그리고 보통 세탁에서 표백용으로 자주 사용하는 물질이었던 잿물의 이름이 잿물이 된 이유는 식물을 태운 재를 물에 섞어서 추출하는 방식으로 그 물질을 만들어냈기 때문이다. 추천의 글(곽재식)_4쪽
1번 수소부터 118번 오가네손까지 모든 칸에 정식 이름이 붙은 원소가 들어가고, 일곱 줄의 가로줄이 완전히 채워짐으로써 마침내 주기율표가 ‘완성’되었다. 앞으로 새로운 원소가 합성될 가능성은 남아 있다(연구는 아직도 계속되고 있다). 하지만 앞으로 이처럼 말끔한 형태의 주기율표가 다시 나타날 가능성은 극히 드문데, 다음번 세로줄을 가득 채우려면 새 원소가 54종이나 더 만들어져야 하기 때문이다. 머리말_8쪽
가장 오래전부터 알려진 원소들은 그 이름의 유래를 확실히 알 수 없지만, 가장 오래된 금속들은 아주 일찍부터 하늘의 천체들과 연관이 있다고 간주되었다. 연금술과 천문학 사이의 연관성을 모르면, 이 이미지가 어떻게 일곱 가지 금속을 나타내는지 즉각 분명하게 알 수 없다. 1장. 천체_17쪽
숫자 ‘7’은 오래전부터 신비적 의미를 지닌 수로 간주되었다. 일주일은 성경에서 천지창조에 걸린 7일을 반영해 7일로 정해졌다. 시간이 지나면서 일곱 천체는 일주일의 각 요일과 고대 신화에 나오는 신들과 연관 지어졌다. 고대에 알려진 금속이 일곱 가지(금, 은, 구리, 철, 주석, 납, 수은)뿐이었다는 사실도 우연의 일치로 보기 어렵다. 이 금속들도 각각 하늘의 특정 천체와 연결되었다. 1장. 천체_20~21쪽
연금술사들은 일곱 행성이 우리 몸의 특정 부위를 지배한다고 가르친다. 그리고 금속들이 행성들을 대표하기 때문에, 각각의 금속마다 특정 부위의 이상을 치료하고 건강을 유지하는 데 특별한 효과가 있다고 가르친다. 그래서 그들은 심장을 금에, 머리를 은에, 간을 철에, 폐를 석에, 콩팥을 구리에, 지라를 납에 배정한다. 1장. 천체_24쪽
달과 뇌 질환 사이의 연관성은 오늘날 영어에서 ‘미치광이’ 또는 ‘정신병자’를 뜻하는 ‘lunatic’이라는 단어로 남아 있는데, 이 단어는 달의 위상에 따라 반복되는 정신 질환을 가리켰다. 1장. 천체_30쪽
광부들은 ‘지옥’으로 내려가면서 사기를 끌어올리기 위해 종종 노래를 불렀다. 마테시우스는 그런 목적으로 사용된 광산 찬송가를 자신의 설교집에 다수 포함시켰다. 백설 공주와 일곱 난쟁이 이야기는 이렇게 노래 부르는 광부들과 그들이 만난 작은 요정들의 이미지에서 영감을 얻었을지 모른다. 저자인 그림Grimm 형제는 19세기의 유명한 언어학자이자 문헌학자로, 그런 민담을 많이 수집했기 때문에 ‘코볼트 악마’를 잘 알고 있었다. 2장. 도깨비와 악마_98쪽
공정하게 말하자면, 라부아지에도 산소가 다른 물질과 반응할 때 항상 산을 만드는 것은 아니란 사실을 알았지만, 산소가 모든 산에 공통적으로 들어 있는 필수 성분이라고 생각했다. 애석하게도 염산이 염소와 수소만으로 이루어진 것으로 밝혀짐으로써 이 생각은 옳지 않은 것으로 드러났다. 19세기에 가서 산(적어도 수용액 상태에서는)의 핵심 성분은 수소 이온으로 밝혀졌으며, pH 척도는 수소 이온 농도를 측정하기 위해 개발되었다. 따라서 수소가 모든 산의 핵심 성분이라는 사실을 감안하면, 차라리 수소에 산소라는 이름을 붙이는 편이 더 적절했을 것이다. 그리고 산소의 독특한 성질은 수소와 결합해 물을 만드는 것이므로, 수소라는 이름은 산소에 붙였어야 더 적절했을 것이다.
수소와 산소라는 이름은 서로 바...꾸는 편이 더 논리적인데, 그랬더라면 우리는 물의 분자식을 H2O 대신에 O2H로 쓰고 있을 것이다. 4장. H2O냐 O2H냐?_214쪽
가장 중요한 목표는 새로운 기호들을 쉽게 이해할 수 있어야 한다는 것이었다. 그들은 이렇게 썼다. “우리의 화학 기호 개혁에서는 옛날 화학자들이 사용한 것과 동일한 디자인을 채택하지 않을 것이다. 그들은 자신들의 과학을 일반인이 보지 못하도록 신비한 베일로 가리려고 온갖 수단을 다 썼다. 우리는 반대로 우리의 지식을 최대한 널리 소통할 수 있도록 최선을 다해야 한다.” 5장. 재와 알칼리_270쪽
피터 워더스 [저]
이충호 [저]
서울대학교 사범대학 화학과를 졸업하고, 영문학을 부전공했다. 현재 과학 전문 번역가로 활동하고 있으며, 2001년 우수 과학 도서 번역상과 제20회 한국 과학 기술 도서 번역상을 받았다. 지은 책으로는 '블랙홀 여행', '과학의 슈퍼스타 20'이 있으며 옮긴 책으로는 '말랑하고 쫀득한 과학 이야기', '말랑하고 쫀득한 세계사 이야기', '물리가 뭐야?', '화학이 뭐야?', '신의 괴물', '이야기 파라독스', '와인 전쟁', '놀라운 하늘', '1001마리 개미', 진화심리학', '천개의 뇌' 외 다수가 있다.
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