머릿속에 쏙쏙 원소 노트

자, 원소의 세계로 떠나는 문을 열어보자!
이 책은 주기율표에 있는 원소 118종을 알기 쉽게 설명하고 있다. 118종의 원소가 지닌 각각의 성질, 원소에서 생성되는 화합물의 성질을 일러스트나 칼럼, 퀴즈를 통해 해설한다. 책을 읽으며 ‘얼핏 단순한 문자, 기호로 보일 뿐인’ 원소 기호를 해석해나가는 과정에서 ‘화학’이라는 분야에 대한 서먹한 감정이 조금이라도 사라지기를 바란다.

세상의 만물은 대체 무엇으로 이루어져 있을까?
예로부터 인류는 만물의 근원을 밝히고자 하는 이 물음에 도전해왔다. 고대 그리스에서는 자연철학이 형성되는 과정에서 자연의 근원에 관한 다양한 사고방식이 생겨났다. 예를 들어, 아리스토텔레스는 ‘자연계의 물질은 흙·물·공기·불 네 가지 성질(4원소)로 구성되어 있다’라는 4원소설을 주장했고, 데모크리토스는 ‘원자라는 작은 알갱이가 모이고 흩어지면서 만물을 형성한다’라는 사고방식(고대 원자론)을 발표했다.
중세에서는 4원소설이 더욱 널리 지지를 받아, ‘네 가지 원소에서 생겨난 자연의 물질은 원료가 모두 동일하니 철에서 금을 만들어내는 것도 가능하지 않을까?’라는 사고방식에 근거해 흔한 재료로 귀금속을 만들어내려는 연금술이 융성했다. 결론부터 말하자면 연금술(철에서 금을 만드는 것)은 불가능하지만 이 과정에서 다양한 화학적 발견이 있었다.

원소, 주기율표, 화학
 근대로 접어들어 실험을 통해 ‘질량보존의 법칙’이나 ‘일정 성분비의 법칙’, ‘배수 비례의 법칙’과 같은 화학적 법칙이 밝혀졌다. 여기에 힘입어 영국의 과학자 돌턴이 ‘이러한 결과에서 미루어보건대 물질의 근원인 ‘원소’는 ‘원자’라는 알갱이라고 생각하는 편이 낫지 않을까?’라는 ‘원자설’을 주장했다. 이후 여러 개의 원자가 결합해 생겨난 ‘분자’라는 존재가 있다는 사실도 판명되었고, 이 ‘원자와 분자’를 이용한 사고방식을 통해 다양한 현상을 모순 없이 설명할 수 있게 되고, 다양한 원소도 발견되면서 지금은 ‘세상의 만물은 모두 원자라는 알갱이가 모여 형성하고 있다’라는 사고방식이 주류를 이루고 있다.
과학이 발달하면서 원소의 성질 사이에 일종의 규칙성이 존재한다는 것이 알려졌다. 원소들을 성질의 규칙성에 따라 알아보기 쉽도록 배열한 표를 주기율표라고 한다. 러시아의 과학자 멘델레예프는 여러 장의 카드에 그 당시까지 알려졌던 63종 원소의 성질을 기록하여 늘어놓고 여러 가지로 조합해 보면서 최초의 주기율표를 만들었다. 그 후 조금씩 수정 보완되어 현대의 주기율표가 완성되었다. 주기율표의 세로줄을 족이라고 하고, 가로줄을 주기라고 하는데, 현재의 주기율표는 1~18족, 1~7주기로 구성되어 있고, 118종의 원소로 채워져 있다.
‘화학’이라는 학문은 ‘물질의 구성 요소는 원자라고 하는 알갱이’라는 전제하에 물질의 성질을 탐구해나가는 분야다. 그 뿌리를 이루는 원소는 현재 발견된 것만 하더라도 118종이나 되는데, ‘수소’나 ‘산소’처럼 친숙한 원소부터 아주 최근에 발견된, 이른바 ‘무거운’ 원소까지, 모든 원소에는 각각 ‘대문자와 소문자 알파벳’으로 구성된 원소 기호가 배정되어 있다.

하루 1분씩이면 118개 원소가 머릿속에 쏙쏙!
이 책에는 중학교나 고등학교 화학 수업에서 배우는 내용이 상당수 실려 있지만, 각 원소 페이지에 실린 일러스트와 칼럼 부분에는 화학을 전혀 몰라도 재미있게 읽을 수 있는 내용이 담겨 있다. 또한 원소와 관련된 간단한 토막 상식을 풍부하게 실어두었다. 각 원소의 해설 부분에는 이른바 무기화학에 관한 기초적인 지식이 정리되어 있으므로 이 부분을 읽어보면 화학에 관한 기초를 쌓을 수 있을 것이다. 책 곳곳에는 퀴즈도 실려 있으므로 얼마나 이해했는지 시험할 수 있을 것이다.
해설 부분을 완전히 이해하고 내 것으로 만들기란 말처럼 쉬운 일이 아니다. 그렇지만 본문에 실린 일러스트와 칼럼을 잘 살펴보고, 가까운 사례와 관련지어 학습한다면 틀림없이 이해할 수 있을 것이다. 이 책을 통해 화학과 더욱 친해질 수 있다면 더는 바랄 나위가 없겠다.

지은이 : 도쿄대학교 사이언스커뮤니케이션 동아리 CAST
도쿄대학교 사이언스커뮤니케이션 동아리 CAST는 ‘과학을 전달하자’라는 주제의 강의를 수강한 도쿄대학교 학생들을 중심으로 2009년에 발족된 도쿄대학교의 동아리다. 2019년 2월에 창립 10주년을 맞이했다. 도쿄대 CAST에서는 ‘과학의 재미를 많은 사람에게 전달하고 싶다’라는 취지로 초등학교나 과학관, 주민회관 등에서 과학쇼와 출장 과학 교실을 여러 차례 열었다. 또한 연 2회 개최되는 도쿄대학교 축제(오월제, 고마바 축제)에 출전하거나 메일 매거진 ‘CAST@NET’에서 과학 칼럼을 집필하고 Twitter나 YouTube에 실험 동영상을 올리는 등, 폭넓은 활동을 이어나가고 있다. 과학쇼, 실험 교실 의뢰 등, 자세한 사항은 도쿄대 CAST의 공식 홈페이지를 참고하기 바란다.

옮긴이 : 곽범신
대학에서 일어일문학을 전공하고 일본으로 건너갔다. 일본 미스터리 소설을 접하며 번역가의 꿈을 키웠다. 지금은 바른번역 소속으로 활동하며 좋은 일본책을 국내에 소개하고자 노력 중이다. 옮긴 책으로는 『이유가 있어서 멸종했습니다』『지구인을 위한 진리 탐구』 등이 있다.

시작하며
 원소 주기율표
 이 책의 사용법
 본문을 읽는 방법

제1장 제1주기 ~ 제3주기
1 H 수소
2 He 헬륨
3 Li 리튬
4 Be 베릴륨
5 B 붕소
6 C 탄소
7 N 질소
8 O 산소
9 F 플루오린
10 Ne 네온
11 Na 소듐(나트륨)
12 Mg 마그네슘
13 Al 알루미늄
14 Si 규소
15 P 인
16 S 황
17 Cl 염소
18 Ar 아르곤
OX 퀴즈 - 제1 ~ 3주기 편

제2장 제4주기
19 K 포타슘(칼륨)
20 Ca 칼슘
21 Sc 스칸듐
22 Ti 타이타늄
23 V 바나듐
24 Cr 크로뮴
25 Mn 망가니즈
26 Fe 철
27 Co 코발트
28 Ni 니켈
29 Cu 구리
30 Zn 아연
31 Ga 갈륨
32 Ge 저마늄
33 As 비소
34 Se 셀레늄
35 Br 브로민
36 Kr 크립톤
OX 퀴즈 - 제4주기 편

제3장 제5주기
37 Rb 루비듐
38 Sr 스트론튬
39 Y 이트륨
40 Zr 지르코늄
41 Nb 나이오븀
42 Mo 몰리브데넘
43 Tc 테크네튬
44 Ru 루테늄
45 Rh 로듐
46 Pd 팔라듐
47 Ag 은
48 Cd 카드뮴
49 In 인듐
50 Sn 주석
51 Sb 안티모니
52 Te 텔루륨
53 I 아이오딘
54 Xe 제논
OX 퀴즈 - 제5주기 편

제4장 제6주기
55 Cs 세슘
56 Ba 바륨
72 Hf 하프늄
73 Ta 탄탈럼
74 W 텅스텐
75 Re 레늄
76 Os 오스뮴
77 Ir 이리듐
78 Pt 백금
79 Au 금
80 Hg 수은
81 Tl 탈륨
82 Pb 납
83 Bi 비스무트
84 Po 폴로늄
85 At 아스타틴
86 Rn 라돈
OX 퀴즈 - 제6주기 편

제5장 란타넘족
57 La 란타넘
58 Ce 세륨
59 Pr 프라세오디뮴
60 Nd 네오디뮴
61 Pm 프로메튬
62 Sm 사마륨
63 Eu 유로퓸
64 Gd 가돌리늄
65 Tb 터븀
66 Dy 디스프로슘
67 Ho 홀뮴
68 Er 어븀
69 Tm 툴륨
70 Yb 이터븀
71 Lu 루테튬

제6장 악티늄족
89 Ac 악티늄
90 Th 토륨
91 Pa 프로트악티늄
92 U 우라늄
93 Np 넵투늄
94 Pu 플루토늄
95 Am 아메리슘
96 Cm 퀴륨
97 Bk 버클륨
98 Cf 캘리포늄
99 Es 아인슈타이늄
100 Fm 페르뮴
101 Md 멘델레븀
102 No 노벨륨
103 Lr 로렌슘

제7장 제7주기
87 Fr 프랑슘
88 Ra 라듐
104 Rf 러더포듐
105 Db 더브늄
106 Sg 시보귬
107 Bh 보륨
108 Hs 하슘
109 Mt 마이트너륨
110 Ds 다름슈타튬
111 Rg 뢴트게늄
112 Cn 코페르니슘
113 Nh 니호늄
114 Fl 플레로븀
115 Mc 모스코븀
116 Lv 리버모륨
117 Ts 테네신
118 Og 오가네손

제8장 족 특집
1족 알칼리금속
2족 알칼리토금속
17족 할로젠
18족 희유기체

 용어해설
 색인
 마치며