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원소 이야기 
팀 제임스, 김주희 ㅣ 한빛비즈 ㅣ Elemental
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2022년 07월 05일
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276page/148*215*23/519g
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9791157845903/1157845908
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  • 물·불·흙·공기부터 우리의 몸과 문명까지 세상을 만들고 바꾼 118개 원소의 특별한 연대기 세상이 어떻게 움직이는지 궁금하다면 원소 주기율표를 보라! 화학의 관점에서 풀어내는 세상의 작동 원리 〈데일리 메일〉 선정 올해의 베스트 도서 45억 년 지구 역사에 인류가 등장한 이후로 농업혁명, 산업혁명, 정보혁명, 그리고 오늘날의 4차산업혁명까지 끊임없는 변혁과 발전이 이루어졌고, 그로 인해 현재 인간의 지구는 점점 더 복잡해지는 모양새다. 그러나 화학의 관점에서 보면 인간 세상의 모습이 그리 복잡하게 보이지 않는다. 태초의 빅뱅 이후 탄생한 우주의 별들과 똑같이 우리는 만물의 근원인 원소로 이루어진 물질에 불과하기 때문이다. 우리가 먹는 음식, 우리가 입는 옷과 사용하는 도구, 심지어 들이마시는 공기와 우리 신체까지도 기껏해야 118개 원소 중 몇 가지로 결합된 화학물질일 뿐이다. 2016년 주기율표는 현재의 모습으로 완성되었고, 그 안에는 118개의 원소들이 자리하고 있다. 이 원소들이 어떻게 얼마나 혼합하느냐에 따라 인간의 생명을 살리는 도구가 되기도 하고 수백만 명의 목숨을 앗아가는 무기가 되기도 한다. 또 똑같이 탄소로 이루어진 광물일지라도 다이아몬드처럼 지구에서 가장 값비싼 보석이 되기도 하고, 흑연처럼 아주 값싼 필기도구가 되기도 한다. 이렇듯 주기율표 속에 자리한 원소들의 특성을 이해하면 이 세상이 어떻게 구성되어 작동하는지를 근본적으로 이해할 수 있다. 영국의 과학 교사로서 방송, 강연, 신문과 잡지, 유튜브, 인스타그램 등 매체를 가리지 않고 과학의 대중화에 힘쓰고 있는 저자 팀 제임스. 그는 우리가 어렵게만 생각해 꺼리는 원소 주기율표를 통해 이 세상의 원리를 과학적으로 매우 쉽고 재밌게 풀어 《원소 이야기》에 담아냈다. 영국 〈데일리 메일〉은 그해 최고의 책 중 하나로 선정했으며, 〈월스트리트 저널〉 〈뉴욕 포스트〉 〈퍼블리셔스 위클리〉 등 유수의 매체들도 지식과 재미를 동시에 선사하는 책이라며 극찬을 아끼지 않았다. 저자는 인류 최초로 원자론을 제시한 데모크리토스부터 오늘날의 주기율표를 완성한 미국 화학자 글렌 시보그까지 원소를 규명하기 노력했던 수많은 과학자들과 함께, 우주와 별의 탄생, 불의 발견부터 내연기관의 발명과 현재의 반도체 산업에 이르기까지 지구와 인류 역사의 이정표를 118개 원소를 통해 설명한다. 페이지를 하나하나 넘기다 보면 세상의 수없이 다채로운 형상들이 원소 주기율표라는 이름의 베틀에서 직조되는 신비한 지적 체험을 하게 될 것이다.
  • 우리가 먹는 것이 곧 우리 자신! 생명을 구성하는 모든 것이 주기율표에 있다 임신한 여성이 9개월 동안 먹은 음식은 원자로 분해되어 태아를 형성한다. 우유 속의 칼슘(원자번호 20번)은 뼈를 만들고, 감자 성분인 질소(원자번호 7번)는 피부를 구성하며, 소금에 함유된 소듐(원자번호 11번)은 뇌를 이룬다. 한마디로 ‘우리가 먹는 것이 곧 우리 자신’인 것이다. 이는 동물만의 이야기가 아니다. 식물은 주기율표상 12번 원자인 마그네슘으로 햇빛을 흡수하고, 23번 바나듐과 42번 몰리브데넘을 이용해 성장에 중요한 영양분인 질소를 토양에서 얻는다. 우리가 먹지 않으면 생명을 유지할 수 없는 물과 소금도 마찬가지다. 모두가 알다시피 물은 수소 원자 2개와 산소 원자 1개로 이루어져 있으며, 소금은 염소와 소듐(나트륨)으로 결합된 화합물이다. 생물학적 체계가 어떠한지에 상관없이 생명을 이루는 모든 원소가 주기율표에 있으며, 이 신비로운 구성의 비밀 또한 주기율표 속에 있다. 그렇다면 원소는 어떻게 발견되었고, 원소 하나하나가 정렬된 주기율표는 어떻게 완성되었을까? 원소 사냥에 나섰던 천재들의 고군분투사 데모크리토스부터 멘델레예프와 글렌 시보그까지 기원전 5세기에 살았던 고대 그리스 철학자 데모크리토스. 그는 만물은 더 이상 쪼개지지 않는 작은 단위로 만들어졌으며 그것들이 결합해 우리가 사는 세계를 구성한다고 믿었다. 그리스어로 ‘쪼개지지 않는’이란 의미의 단어는 우리가 이미 아는 원자(atom)다. 하지만 인류가 이 원자론을 과학적으로 규명한 것은 2,000년이 훌쩍 지나서였다. 17세기 후반 독일의 헤니히 브란트가 소변을 가열, 정제하여 원자번호 15번 ‘인’을 발견했다. 이어서 프랑스의 앙투안 라부아지에가 공기는 질소와 산소의 혼합물이며 물은 수소와 산소의 화합물이라는 사실을 발견했다. 그 뒤 과학자들은 고대의 4원소설(물, 불, 공기, 흙)을 폐기하고 진짜 원소를 얻기 위해 닥치는 대로 태우거나 녹이기 시작했다고 한다. 브란트의 발견은 화학계에 기념할 만한 순간으로 남았는데, 원소가 어딘가 멀리 있는 상상의 물질이 아니라 바로 우리 주변에 있다는 것을 알게 되었기 때문이다. 또한 이때 비로소 연금술이라 치부되며 미신으로 외면당했던 화학이 이성적인 과학의 영역으로 들어오게 되었다. 이같이 발견된 원소들이 차곡차곡 쌓이면서 원소들마다 주기적 특성이 있다는 사실이 드러났다. 원소 주기율표의 역사는 독일 화학자 요한 되베라이너의 세쌍원소설에서 시작된다. 이어서 존 뉴랜즈의 옥타브설을 거쳐, 러시아의 천재 화학자 드미트리 멘델레예프에 이르러 정립된다. 멘델레예프가 주기율표의 아버지로 불리는 것은 그가 현대 주기율표의 기준인 원자량 순서대로 원소를 나열했기 때문이며, 게다가 빈자리를 두어 언젠가는 빈칸을 채울 원소가 발견될 것이라고 주장했다. 그리고 미국의 글렌 시보그를 비롯한 현대 화학자들이 그 빈칸을 채움으로써 멘델레예프의 예언은 고스란히 적중했다. 이 밖에도 조지프 톰슨, 어니스트 러더퍼드, 에르빈 슈뢰딩거 등 원자의 비밀을 밝히기 위해 고군분투했던 과학자들의 이야기를 읽다 보면 화학의 역사가 곧 인류 문명의 발전사와 궤를 같이함을 알 수 있다. 어떤 원소가 세상을 바꾸었을까? 주기율표에 담긴 118가지 이야기 인류의 문화, 정치, 기술에 가장 핵심 역할을 한 원소는 무엇일까? 어떤 원소가 인류 문명 발전에 결정적 역할을 했을까? 어떤 원소가 세상의 외형을 바꾸었고, 어떤 원소가 암암리에 우리 일상을 바꾸어놓았을까? 또 어떤 원소가 지구 환경을 파괴했고, 어떤 원소가 인류의...
  • 머리말: 현실을 요리하는 법 1장 원소 사냥에 뛰어든 천재들 2장 쪼개지지 않는 근원 3장 원자 모형의 진화 4장 원자는 어디에서 올까? 5장 주기율표의 서막이 열리다 6장 양자역학으로 해결된 주기율표 7장 불안하면 터진다 8장 연금술사의 꿈이 이루어지다 9장 금속원소와 전기 10장 산, 비금속원소, 빛 11장 생명을 구성하는 모든 것이 주기율표에 있다 12장 세상을 바꾼 원소들 부록 감사의 말 주
  • 아리스토텔레스는 훗날 데모크리토스의 아이디어를 차용하여 신의 존재를 증명했다. 끊임없이 움직이다가 서로 충돌하면서 튕겨 나간 원자들은 허공을 가르며 날아간다. 이러한 원자 움직임은 과거에 일어난 다른 원자와의 충돌로 설명한다. 그 다른 원자의 움직임도 앞서 일어난 또 다른 원자와의 충돌로 설명하며 되짚어갈 수 있다. 원인은 결과로 이어지고, 모든 결과에는 그에 선행하는 이유가 있다. 아주 먼 과거로 거슬러 올라가면 모든 사건을 일으켰으나 그 자신은 원인을 두지 않는 최초의 움직임이 있을 것이다. 이러한 ‘원인 없는 원인’은 자연의 일반적인 법칙에서 벗어나지만 자연에 영향을 줄 수는 있다. 이것이 다른 말로 신(God)이다. _34쪽, 〈2장 쪼개지지 않는 근원〉 중에서 톰슨은 자신의 실험 결과를 발표하면서 원자라는 명칭을 썼다. 이는 쉽게 오해를 불러일으키는 것으로 악명 높았다. 우리가 원자라고 부르는 대상은 더 이상 쪼갤 수 없는 물질도, 세상에서 가장 작은 입자도 아니다. 분리되기를 좋아하지 않는 안정된 구조일 뿐이다. 톰슨이 규명한 바에 따르면 쪼개지지 않는 입자는 전자다. 전자는 그와 반대 전하를 띤 반죽 덩어리에 콕콕 박혀 있었다. 그런데 과학은 가설이 옳다고 증명되는 경우가 아니라 반증되는 경우에 발전한다. 톰슨의 건포도 푸딩 모델도 그의 제자 어니스트 러더퍼드의 손에 갈기갈기 찢기고 말았다. _48쪽, 〈3장 원자 모형의 진화〉 중에서 우리는 인생에서 첫 9개월을 어머니의 배 속에서 어머니가 섭취한 음식을 통해 성장한다. 그 음식 원자들은 지구에서 왔으며, 이 지구는 오래전에 죽은 항성의 잔해로 만들어졌다. 수소를 제외한 우리 몸속 모든 원자는 항성의 중심에서 태어났고, 과거에 칼 세이건이 관찰했듯이 항성 물질로 이루어졌다. 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. _76쪽, 〈4장 원자는 어디에서 올까?〉 중에서 서양음악 이론에서 주로 쓰는 음은 일곱 개밖에 없다. 특정 음에서 출발하여 음계에 맞춰 음정을 올리면 첫 번째 음과 여덟 번째 음은 높이만 다른 같은 음이다. 두 번째 음과 아홉 번째 음도 같은 관계다. 이 일곱 개 음으로 이루어진 한 세트가 옥타브다. 음높이를 올리면 인간의 귀가 더는 듣지 못하는 수준에 이를 때까지 음이 나선을 그리며 상승한다. 존 뉴랜즈는 같은 논리를 원소 표에 적용했다. 그는 다음 상위 그룹에 도달하기까지 반복되는 일곱 개의 범주가 있다고 주장했다. 처음 일곱 개 원소가 첫 번째 행을 이루고, 8번 원소가 1번 원소와 특성이 유사한 두 번째 행의 첫 번째 범주에 속할 것이다. 뉴랜즈는 원소 표의 세로줄 일곱 개를 ‘족’, 가로줄 여덟 개를 ‘주기’라고 불렀다. ‘주기’라는 명칭에는 무언가가 규칙적으로 반복된다는 뜻이 담겼다. 원소에 ‘주기적’ 특성이 있다는 아이디어를 존 뉴랜즈가 최초로 제안했다. _87쪽, 〈5장 주기율표의 서막이 열리다〉 중에서 슈뢰딩거는 생전에 주위 사람들을 불편하게 하는 상황을 수없이 만들었다. 그 결과 많은 대학과 기관으로부터 자리에서 물러나 달라는 요청을 받았다. 이것은 학문적 성과 때문이 아니었다. 그는 과학계에 훌륭한 업적을 남겼다. 슈뢰딩거가 그러한 ...
  • 팀 제임스 [저]
  • 영국의 과학 교사로 유튜브, 인스타그램 등을 통해 과학 대중화에 힘쓰고 있다. BBC 라디오에 출연해 흥미로운 과학 이야기를 소개하고 있으며, 신문과 잡지 등에도 활발히 기고하고 있다. 나이지리아에서 선교사들 밑에서 성장했으며, 15세에 과학에 빠진 후 지금까지 그 열정이 계속되고 있다. 컴퓨터 양자역학 전공으로 화학 석사학위를 받은 이후 교편을 잡고 학생들을 가르치는 일에 전념하고 있다. 그의 첫 책인 《원소 이야기》는 〈데일리 메일〉 올해 최고의 책 중 하나로 선정되었으며, 이후에도 《양자물리학 이야기》 《천문학 이야기》 등 사람들이 쉽게 이해할 수 있는 과학 교양서를 연이어 출간했다. 현재 그는 귀를 기울이는 사람이라면 누구에게든 과학 이야기를 들려주고 있다.
  • 김주희 [저]
  • 저자 김주희는 서강대학교 화학과에서 학사 및 석사 학위를 받고, SK이노베이션에서 근무했다. 글밥 아카데미 수료 후 바른번역 소속 번역가로 활동하고 있다.
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