세상을 바꾼 화학

화학의 이론 변화를 알면 어렵던 주기율표가 한눈에 보인다!
과학사 교수이자 영재 교육 전문 교사가 알려 주는 화학의 역사!

‘과학’이라는 분야는 절대적이고 변하지 않는 진리를 품고 있는 것처럼 여겨진다. 하지만 학문은 다양한 이론이 등장하면서 변화하였다. 자연과학도 예외는 아니다. 과학 시간에 배우는 과학 개념은 많은 과학자가 세상을 이해하는 방식을 서로 논쟁하고 검증하는 과정을 거쳐 정리한 것이다.
〈세상을 바꾼 과학〉시리즈는 과학 교과서 속의 이론들이 어떻게 만들어졌는지 이야기를 통해 들려준다. 이 책에서 저자는 현재의 과학 이론을 과학의 역사에 자연스럽게 녹여 내 쉽고 재미있게 익힐 수 있도록 했다. 또한 책에 실린 귀여운 삽화와 다양한 시각 자료들은 독자가 과학을 여러 방식으로 이해하도록 돕는다.
 <세상을 바꾼 과학>시리즈의 두 번째 책인 《세상을 바꾼 화학》에서는 실험, 원소, 원자, 분자, 연소, 주기율표 등 화학의 핵심적인 개념들을 다룬다. 옛사람들은 세상이 무엇으로 만들어졌다고 생각했는지, 현재의 주기율표가 만들어지기까지 어떤 일들이 있었는지, 제2차 세계대전 당시 핵폭탄이 어떻게 만들어졌는지를 알아보자. 화학 역사의 변화를 살피면서 화학 이론을 이해하는 것은 물론, 과학적으로 사고하는 법도 익히게 될 것이다.

과학사 교수이자 영재 교육 전문 교사가 알려 주는 화학의 역사!
역사와 이론을 연결해 기존 과학사 책의 한계를 뛰어넘다!
뉴턴이 떨어지는 사과에 영감을 받아 중력을 떠올렸다는 일화를 모르는 사람은 없을 것이다. 하지만 뉴턴은 흔히들 알고 있는 것처럼 혼자만의 천재성만으로 중력을 떠올린 것이 아니다. 뉴턴은 자신이 ‘거인의 어깨 위에 올라서 있었기 때문’에 위대한 업적을 세우는 것이 가능했다고 말했다. 그는 이전의 과학자에게서 영향을 받아 자신의 이론을 만들었고, 그 또한 이후의 과학자의 이론에 많은 영향을 끼쳤다.
이처럼 과학 수업 시간에 배우는 과학 이론은 과거의 수많은 과학자들이 서로 영향을 주고받으며 형성된 것이다. 따라서 과학 이론의 변화 과정을 살펴보는 것은 과학 개념을 이해하는 가장 좋은 방법이다. 하지만 대다수 기존 과학사 도서는 이런 영향을 통합적으로 보여 주기보다는 흥미로운 일화와 위인 중심의 단편적인 이야기만을 싣고 있다. 이런 방식으로는 현재의 과학 이론과 역사를 분리해 보게 된다.
저자 원정현 교수는 독자가 과학사를 통해 과학의 개념을 배울 수 있도록 둘 사이의 균형점을 찾아냈다. 저자는 과학사학자이자 과학 영재 교육을 담당하던 교사로서, 과학 교육에 과학사를 재미있게 접목할 방법을 오랜 기간 고민해왔다. 그 고민의 결과물이 바로 〈세상을 바꾼 과학〉 시리즈이다. 이 시리즈에서 과학의 역사와 과학적 개념이 유기적으로 연결되어 서로를 보완하고 있다는 사실을 깨달을 수 있을 것이다.

현재의 과학 이론을 이해하기 위해서는 역사를 알아야 한다!
고대 그리스부터 현재까지, 질문에 대한 답을 찾아가는 과학자들을 만나다!
자연과학은 자연 현상이 왜, 어떻게 일어나는지 질문을 던지는 것으로 시작되었다. 〈세상을 바꾼 과학〉 시리즈에서는 과학을 물리, 화학, 생물, 지구과학 분야로 나눈 뒤, 그 분야의 중요한 핵심 개념들이 변화해 가는 과정을 좇는다. 책에서 다루는 과학의 핵심 개념은 과학 교과서를 참고하여 선별했다. 그만큼 과학을 이해하는 데 있어 기본적이고도 중요한 이론들이다. 옛사람이 세상을 이해하는 방식이 달라지는 과정을 따라가다 보면 자연스럽게 오늘날의 과학에 이른다.
〈세상을 바꾼 과학〉의 두 번째 책인 《세상을 바꾼 화학》은 고대 그리스에서부터 시작한다. 물이 세상의 근원이라고 생각했던 탈레스부터, 원자의 구조를 알아내 핵폭탄을 만들어 낸 맨해튼 프로젝트까지. 그 사이에 있었던 화학에 얽힌 무수한 일화와 실험 과정을 담았다. 과학자들은 불의 정체를 설명하기 위해 가상의 입자를 상상해 내기도 했고, 기체를 연구하다가 물이 원소가 아니라는 사실을 밝히기도 했다. 화학에서 가장 어렵게 여겨지는 주기율표는 원소 사이의 규칙을 알아내려고 애쓰는 과정에서 수많은 시행착오를 겪으며 오늘날의 모습으로 변했다. 과학자들이 기존의 이론을 비판하고 수용하고, 발전시키고, 새로운 이론을 내놓으며 과학을 정립해 온 역사를 함께 살펴보자!

다양한 자료로 과학을 쉽고 재미있게 이해하다!
《세상을 바꾼 화학》은 독자의 이해를 돕기 위해 다양한 장치를 적극적으로 활용했다. 역사 현장을 담은 사진은 과학적 발견들을 생생하게 체험하게 한다. 본문 중간에 들어가는 도식과 삽화는 어렵게 느껴질지도 모를 내용을 시각적으로 쉽게 설명해 준다. 또한 중간에 핵심 내용을 정리하는 메모를 넣어 핵심적인 과학 개념과 역사적 배경을 놓치지 않게 했다.
각 장의 끝부분에는 본문에서 다루지 못한 짧고 재미있는 이야기들을 덧붙였다. 특이한 이름을 가진 원소에는 무엇이 있는지, 지금은 폐기된 과학 이론이 계속 발전했다면 어떤 업적을 남겼을지, 우리나라의 역사에는 어떤 실험가들이 있었는지 등을 알 수 있다. 이런 흥미로운 주제의 이야기는 방대한 과학의 역사 속에서 숨을 고를 수 있는 쉼터 역할을 한다. 또한 각 장에서 다룬 내용을 정리하는 코너도 마련하여 내용을 되짚어 볼 수 있다. 이 책으로 과학의 역사와 과학 이론을 통합적으로 이해하는 시선을 갖춘다면, 과학적이고 비판적으로 사고하는 힘도 자라날 것이다.

원정현
서울대학교 사범대학 생물교육과를 졸업하고, 미국 일리노이대(University of Illinois at Urbana-Champaign)에서 교육학으로 석사학위를 받았다. 서울대학교 자연과학대학 과학사?과학철학 협동과정에서 ‘20세기 한반도 지질학 지식의 형성과 재구성’으로 박사학위를 받았다. 자연사 분야 중 분류, 고생물학, 진화와 관련된 연구를 계속하고 있다.
영재교육원 강사로서 과학사와 과학 개념을 연결하는 수업을 꾸준히 시도해 왔다. 고등학교 과학사 교과서를 집필했고, 영재고등학교 과학문명사 교과서 편찬 프로젝트에도 참여하기도 했다. 과학 교육을 천직으로 생각해 청소년들에게 계속 과학을 가르치고 있으며, 동시에 홍익대학교 공과대학 겸임교수로서 대학생들에게 과학사를 강의해 왔다.

저자의 말
들어가는 글

Chapter 1 세상은 무엇으로 만들어졌을까? | 물질 이론과 원소
• 세상을 구성하는 단 하나의 물질을 찾아서
• 세상이 물, 불, 공기, 흙으로 이루어졌다고?
• 플라톤과 아리스토텔레스, 네 뿌리를 재해석하다
• 자비르, 황과 수은이 금속을 만든다고 주장하다
• 원소 종류가 수십 가지나 된다고?
• 과학자들, 물질을 계속해서 쪼개다

Chapter 2 과학, 연금술에서 실험을 받아들이다 | 실험과 근대 화학
• 금을 만들고 싶었던 연금술사들
• 신비주의적인 연금술이 자연을 분석하는 화학으로 바뀌다
• 근대 유럽, 과학에 실험을 도입하다
• 실험 도구, 과학 발견에서 핵심적인 역할을 맡다
• 실험, 공평하고 객관적인 지식을 생산하는 방법

Chapter 3 모든 것을 태우는 불의 정체 | 연소와 기체
• 플로지스톤, 연소를 설명하기 위해 등장하다
• 공기가 단일한 원소가 아니라는 사실이 밝혀지다
• 프리스틀리, 플로지스톤 없는 공기를 발견하다
• 라부아지에, 물체를 연소시키는 기체에 산소라는 이름을 붙이다
• 라부아지에의 명명법, 과학의 언어가 되다

Chapter 4 원소를 정리하는 방법을 만들다 | 주기율표
• 그림으로 그리던 원소 표기가 문자로 바뀌다
• 원소 사이의 규칙을 찾으려는 노력이 실패로 돌아가다
• 멘델레예프, 원소를 정리해 주기율표를 만들다
• 원자를 배열하는 기준이 달라지다
• 주기율표, 화학 발전의 이정표가 되다

Chapter 5 생명의 근원, 물을 탐구하다 | 분자 구조
• 기체 연구를 통해 물이 원소라는 믿음이 깨지다
• 물질의 결합 비율은 언제나 일정하다
• 원자가 결합한 분자의 개념이 탄생하다
• 수소와 산소가 전자를 공유해 결합하다
• 물의 비밀, 생명을 이해하는 길

Chapter 6 작은 알갱이가 구름 모양이 되기까지 | 원자 모형
• 데모크리토스, 세상을 구성하는 가장 작은 입자를 가정하다
• 돌턴이 원자설을 다시 세워 연구 기반을 다지다
• 톰슨, 음극선 연구로 전자를 발견하다
• 태양계를 닮은 러더퍼드의 원자 모형
• 보어, 전자가 궤도를 따라 핵을 도는 모형을 만들다
• 양자역학이 원자 모형을 구름 모양으로 바꾸다

Chapter 7 작은 입자가 위험한 폭탄으로 | 핵반응과 원자 폭탄
• 물체를 통과하는 강력한 광선, 엑스선을 발견하다
• 동위 원소, 성질은 같은데 질량은 다르다
• 페르미, 중성자를 이용해 새로운 물질을 만들다
• 원자 폭탄 개발을 위한 비밀 프로젝트, 맨해튼 프로젝트
• 핵물리학, 전쟁을 넘어 다양한 영역으로 뻗어가다

참고 자료
사진 출처

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