‘아톰으로 이루어진 세상이라는 책’이라는 것을 읽기 전에 책 표지를 한번 봤습니다. 책표지에는 분자로 이루어진 그림과 원자들이 이어진 그림이 그려져 있었고 아톰으로 이루어진 세상이라는 제목이 쓰여 있었습니다. 이것을 보고 이 책은 원자. 전자, 분자 등과 관련된 내용이라는 것을 짐작하고 책을 폈습니다. 책에는 두 명의 여자와 남자 선생님이 등장합니다. 남자 선생님은 화학을 좋아한다며 대부분 사람이 아는 멘델레예프이었고 한 여자 선생님은 처음 들어보는 루이스 카슨이라는 선생님이었습니다. 멘델레예프는 원자 세계에 질서를 가져다준 체계를 만들어주신 선생님입니다. 모든 물질과 재료가 조그만 원자들로 이루어진다는 것을 알아냈습니다. 루이스 카슨 선생님은 생물학자 겸 작가이었습니다. 환경을 해치는 농약을 사용하는 것을 반대한 사람입니다. 이 선생님들은 원자의 특징을 알려줬습니다. 원자는 사람보다 10,000,000,000배 작습니다. 그러므로 다른 세계에 속해 있는 것이라고 말할 수 있습니다. 그리고 원자는 재미나는 대로, 기분 내키는 행동 합니다. <br>첫 번째 수업시간이 시작되고 멘델레예프는 줄을 맞춰서 앉으라고 시키고 차례차례 원자들에게 자기소개하라고 합니다. 그런데 중간에 원소와 원자의 차이를 모르는 학생에게 원소와 원자의 차이점을 알려줍니다. 원소는 한 종류의 원자로 이루어진 것을 말합니다. 그리고 원자는 하나의 원자는 더 이상 다른 물질로 쪼개지지 않는 세계의 기본요소라고 말했습니다. 그리고 원소를 얘기하면 빠질 수 없는 세계의 구성에 대해 오래 숙고한 아리스토텔레스를 소개했습니다. 아리스토텔레스는 기원전 400년 전에 모든 물질과 질료들이 궁극적으로 4가지 기본적인 원소들이 환원한다고 했습니다. 비로소 물질과 질료가 서로 다른 아주 많은 원소로 합성되어 있다는 것을 인식하는 자리를 잡았습니다, 각각의 원소도 원자들이 결합할 때 만들어지는 것이 분자고 그것의 예 중에 하나는 물입니다. 물은 수소와 산소로 이루어져 있는데, 하지만 이런 수소와 산소도 무게로 정의되는 숫자가 있습니다. 저는 이런 원자, 원소들이 무게가 없는 줄 알았는데 이런 것들은 저울로 잴 수 없으므로 수소는 1로 맞춰놓고 다른 것을 비교해 재어본다는 것을 알았습니다. 그리고 저는 탄소를 학교에서 배워 탄소의 특징을 유심 있게 보았습니다. 탄소는 다른 원소와 달리 4개의 공유결합을 할 수 있는 원소입니다. 탄소는 용광로 안에 코크스로 일하고 석탄을 이루는 원자입니다. 또 비싼 다이아몬드도 탄소로 이루어져 있습니다. 저는 다이아몬드가 탄소로 이루어져 있다는 것을 보고 평소에는 금과 같은 금속으로 이루어져 있을 줄 알았는데 생각과 달라 좀 의외이었습니다. 우리가 자주 사용하는 연필의 흑연도 탄소로 이루어져 있습니다. 흑연과 다이아몬드 둘 다 탄소로 이루어져 있는데, 분자모양과 성질에 따라 같은 원소로 이루어져 있는 것도 다르게 된다는 것을 보고 신기했습니다. 탄소 다음으로는 공기 구성성분 중에 원자량이 16으로 가장 무거운 산소를 설명했습니다. 인간과 동물은 숨을 쉬기 위해서는 산소가 있어야 합니다. 그리고 산소가 없으면 연소도 일어나지 않습니다. <br>지금까지 책에 나온 이런 원소들은 약호를 썼습니다, 이런 원소들은 라틴어의 앞에 글자를 따거나 두 번째 글자까지 사용해 표기하였습니다. <br>그다음으로는 분자를 설명했습니다. 분자들은 무게를 달아볼 필요 없이 분자량이 나옵니다. 그 이유는 원소의 개수와 종류를 파악해 그에 따른 원자량을 더 해주면 됩니다. 그리고 분자를 표시할 때는 화학식과 구조식이 있습니다. 예를 들어 메테인으로 표현한다면, 화학식은 CH₄이고 구조식은 작대기를 사용해 표현합니다. 간단하게 말하면 원자들을 쓰고 작대기로 연결해주면 됩니다. 분자를 알았으면 분자를 구성하는 원자도 자세히 알아야 합니다. 원자는 양전하와 음전하로 이루어져 있습니다. 음전하와 양전하는 이온수가 같게 이루어져 있어 중성입니다. 원자핵은 원자보다 수천 배 작지만, 전자들보다는 천 배 무겁습니다. 그리고 원자를 모형으로 표현했습니다. 러더퍼드, 보어 등이 모형으로 제시했는데요, 러더퍼드의 제자가 보어는 러더퍼드가 제시한 것보다 언제나 일정한 궤도 위에서 원자핵 주위를 돌고 있다는 것을 추론해 이론을 덧붙여 제시했습니다. 예를 들어, 수소 원자는 원자껍질 한 개에 한 수소 전자가 회전하고 있는 것이고 헬륨 원자는 한 개의 전자껍질에 두 개의 헬륨 원소가 돌고 있는 것입니다. 리튬은 헬륨과 수소와 다르게 전자가 세 개가 있으므로 두 번째 전자껍질까지 생겨 세 번째 리튬 전자가 두 번째 전자껍질에서 돌고 있습니다. 멘델레예프는 원소마다 다른 전자껍질을 통해서 그 원자가 다른 원자와 어떻게 반응하는지 예측할 수 있습니다. 그다음으로는 분자인 염화나트륨을 소개합니다. 염화나트륨의 분자량은 대략 58.5입니다. 위에 말했듯이 나트륨과 염소의 분자를 더해 구하면 됩니다. 염화나트륨의 특징은 이온 결합입니다. 이들 같은 이온 결합 물질은 물속에 녹아 들어갈 때 원자 중에 더 강한 자가 다른 원자들 하나 혹은 그 이상의 전자를 빼앗아 갑니다. 이온의 숫자 차이로 양전하와 음전하가 정해집니다. 이온 결합의 반대라고 할 수 있는 공유결합의 특징은 좀 다름이다. 공유결합은 전자쌍을 공유해 하는 결합입니다. 이와 반대로 원자 사이를 떼어놓는 것도 있습니다. 떼어놓는 방법은 과학 실험과 중공업에 도입하고 있습니다. <br>이번에 멘델레예프가 나와 주기율표를 설명했습니다. 가장 가벼운 원자인 수소는 가장 왼쪽에 위치하고, 알칼리 금속은 1족에 할로젠 금속은 17족에 비활성 기체는 18족에 위치한다. 여기서 비활성 기체는 원칙적으로 어떤 결합도 하지 않고 결합을 위한 어떤 자유로운 결합도 하지 않는 원자들이다. 비활성 기체는 원자가 전자는 0이고 마지막 전자껍질에 전자가 다 채워져 있는 것이 특징입니다. 이런 주기율표와 관련된 내용을 과학에서 배워 익숙하기도 했고 몰랐던 것을 배워 뜻깊었습니다. <br>두 번째 단원은 세계의 수레바퀴에 끼어든 탄소입니다. 이 제목을 보고 저는 물질들의 순환하는 이야기가 아닐까? 하고 생각을 하면서 읽어보았습니다. 저의 생각대로 탄소의 순환을 얘기해주는 이야기이었습니다. 탄소의 처음 해초의 전분 속집에 있었는데, 그 후에 영양분이 사라져 박테리아에게 먹혔습니다. 그 후에 메탄 분자, 석유광구 등을 돌아다니면서 탄소는 순환합니다. 하지만 멘델레예프는 이런 순환 이야기보다는 탄화수소에 더 집중해야 한다면서 탄화수소에 관해 이야기를 시작합니다. 지방산 탄화수소는 곧거나 가지가 있는 탄소 사슬을 가진 단순한 유기화합물입니다. 탄화수소 중에서 가장 기본 족은 알칼리 족입니다. 그중에서 가장 간단한 화합물은 메탄입니다. 메탄의 경우에 탄소 원자 하나에 네 개의 수소 원자가 결합하고 있습니다. 이처럼 원자들도 결합으로 탄화수소를 이루고 있습니다. 이와 같은 것들에는 에탄, 프로판, 부탄, 펜탄, 핵산들이 있고, 탄소와 수소의 개수와 종류에 따라 달라집니다. 그리고 부탄, 메탄들도 여러 가지 종류가 있는데, 이런 종류도 다른 구조로 이루어져 있고 성질의 차이가 있습니다. 대개는 화학식은 같은데 분자량과 끓는점, 어는점, 녹는점의 차이가 구분할 수 있습니다. 혼합물도 끓은 점으로 여러 물질을 분리할 수 있습니다. 증류탑도 원유가 가열되어 끓는점의 차이로 기체 탄화수소, 경 휘발유, 중 휘발유, 등유, 경우, 잔유 등으로 구분되어 나옵니다. 이것을 통해 카슨은 “끓는점의 차이가 크게 나는 화합물을 섞여 있을 때 증류를 해서 이 둘을 분리할 수 있다”라고 말했습니다. 이런 것을 분별증류법이라고 합니다. 저는 분별증류법을 동영상에서도 대충 본 적이 잇는데, 자세히 배우게 되어 좋았습니다. <br>3번째 단원은 “철! 지구는 네가 지켜”라는 제목입니다. 이것을 보고 철에 관한 이야기라는 것을 알았습니다. 철의 종류 중에 자철광은 72%로 철을 함유한 가장 풍부한 철광석입니다. 자철광은 자석에 이끌어지기도 하는데요, 이런 철광석들은 용광로에서 온도를 올리면서 산소, 이산화탄소 그리고 일산화탄소들이 섞인 가스들이 나오면서 진행됩니다. 용광로의 모식도를 보면 투입구, 중심부, 경사부, 받침대로 나누어져 있습니다. 이런 구조 안에서 코크스라는 물질이 중요한 역할을 합니다. 코크스와 철광석은 꾸준히 용광로 위에 채워지면서 아래에는 선철이 계속해서 축출합니다. 여기서 코크스가 하는 중요한 일은 코크스 층으로 아주 뜨거운 공기가 들어오고 코크스는 이산화탄소로 산화되고, 새로 생겨난 이산화탄소는 다음 코크스 층으로 환원됩니다. 이런 산화 환원 반응을 통해 코크스는 중요한 역할을 도맡아 합니다. 그리고 이런 코크스와 자철석이 계속 일할 수 있게 용광로는 24시간 계속 작동합니다. 계속 작동하게 되면 코크스와 자철석 같은 철들은 굳지 않게 됩니다. <br>4단원은 밤새 디스코파트에 간 산소가 제목입니다. 산소가 있으니 당연히 산소가 이번 단원의 주요한 원소라고 생각했습니다. 저는 이 단원을 유심 있게 읽었습니다. 왜냐하면, 제가 제일 관심 있는 산소와 관련된 단원이기 때문입니다. 그리고 옷과 관련된 단원입니다. 그 이유는 옷을 세탁하는 과정에서 옷을 세탁하는 비누의 구성된 물질, 옷이 구성된 물질을 설명하고 있습니다. <br>5단원은 돈가스와 감자튀김입니다. 여기서 멘델레예프는 식당에 가서 음식을 시키고 이야기가 시작됩니다. 인간들은 음식을 ‘먹는다’고 하지만 식물들에는 다르게 말합니다. 식물은 주로 이산화탄소를 흡수하여 물도 흡수합니다, 그리고 다른 물속에 있는 염들도 섭취합니다. 햇빛을 에너지원으로 사용하여 광합성 작용을 합니다. 인간과 매우 다릅니다. 인간들은 만약 샐러드를 먹으면 샐러드기름, 식초, 양파 등을 섭취하여 영양분을 만듭니다. 이 단원은 이렇든 음식을 섭취하고, 인간 내에서 일어나는 화학반응을 설명하는 단원입니다. <br>마지막 6단원은 저는 제목을 보고 컴퓨터와 원소들의 관련된 것을 알려주는 내용이라고 생각했습니다. 컴퓨터 LED 화면 안에 있는 액정은 콜레스테롤 벤조 분자로 구성됩니다. 이런 액정 분자는 전압을 액정 분자들이 배열됩니다. 이렇든 많은 분자와 원소들은 컴퓨터에 영향을 줍니다. <br>저는 이 책을 읽기 전까지 원소들이 컴퓨터를 만들거나, 옷의 성분이 되는 것을 보고 어떤 것을 만들 때는 많은 노력이 들어간다는 것을 알고 물건을 소중히 여기지 않은 저에게 성찰하는 기회가 되었습니다.