도란도란 화학 이야기

원자와 친해지고 분자가 재밌어지는

윤용진 지음

자유아카데미 2022년 10월 24일 출간

작품소개

책소개

‘어떻게 하면 화학에 대한 거부감을 조금이나마 줄일 수 있을까?’

이 고민은 이 책을 집필하는 계기가 되었다. 이 책의 저술 목적은 화학을 처음 만나는 이들이 거부감 없이 쉽게 읽을 수 있도록 하는 것이다. 화학은 매우 논리적인 학문이므로, 암기만으로 익히면 당연히 어려울 수밖에 없다. 따라서 암기보다는 이해에 초점을 맞추어 최대한 풀어서 서술하였다. 또한 독자들의 거부감을 줄이기 위해 수식과 표와 반응식은 그림으로 표현하였다. 모쪼록 모든 독자가 이 책을 편하게 읽고, 화학을 더 쉽게 이해하기를 바란다. 그래서 이 책이 화학과 더 친해질 수 있는 마중물이 되기를 바란다.
이 책은 모두 13개의 이야기로 구성된다. 대학의 일반화학 수준의 내용을 다루지만 청소년이나 화학을 처음 대하는 이들을 위해 가능한 한 쉽게 서술하였다.
1~2강에서는 물질과 화학에서 사용하는 언어들을 설명한다. 3~5강에서는 원자 구조, 전자, 원자의 암호문인 주기율표를 차례로 강론한다. 6강에서는 에너지, 7강에서는 입자들의 상호 작용, 8강에서는 물질의 상태와 성질의 관련성을 논의한다. 9강에서는 결합 이론과 종류, 10~11강에서는 화학 반응을 다룬다. 12~13강에서는 유기 분자와 생체 분자의 기능성을 살펴본다.

목차

제1강 자연은 물질의 집합체이다
물질은 다양하다
물질은 성질에 따라 구분한다
크기로 물질을 구분하기도 한다
물질은 유기물과 무기물로도 구분한다
생명체의 중심에 유기 분자가 있다

제2강 화학에도 언어가 있다
화학의 언어란 무엇인가?
물질은 구성 원소로 나타낸다
화합물 명명법은 체계적이다
구조식이 물질의 정보를 제공한다
분자식이 같아도 다른 분자도 있다
화살표도 화학의 언어다
‘몰’은 원자/분자/이온의 묶음 단위이다

제3강 원자는 어떤 모습인가
빛은 알갱이이면서 파동성이 있다
전자기 복사선은 에너지와 용도가 다르다
드디어 원자 구조가 밝혀지다
새로운 원자 구조가 제안되다
전자의 에너지는 양자화되어 있다

제4강 전자는 파동성과 입자성을 가진다
전자의 전하와 질량을 밝히다
전자는 입자성과 파동성을 가진다
전자의 상태는 양자수로 표현한다
전자 오비탈은 서로 혼합될 수 있다
전자는 에너지가 낮은 오비탈부터 채운다
오비탈 집합체는 전자껍질과 부껍질로 구분된다
원자마다 전자를 당기는 능력이 다르다

제5강 주기율표는 원자의 암호문이다
주기율표는 어떻게 만들어 졌나?
원소 주기율표의 구조는 어떤가?
주기율표로 원자 크기도 예측할 수 있다
원소는 다른 주기성도 보인다
제6강 에너지는 세상을 움직이는 동력이다
에너지는 일을 하거나 열을 전달하는 능력이다
사람은 음식물을 통해 에너지를 얻는다
에너지 변화는 어떻게 다룰까?
차가운 물체는 자발적으로 뜨거워지지 않는다
엔탈피와 엔트로피란?
에너지는 보존된다
열역학 제2법칙은 엔트로피 증가 법칙이다
반응의 자발성을 알 수 있다
핵이 반응하면 엄청난 에너지를 방출한다

제7강 입자는 상호 작용한다
입자는 상호 작용한다
극성이 없이도 상호 작용한다
공유 결합도 극성이 있다
쌍극자는 상호 작용을 한다
수소 결합도 분자 간 작용하는 힘이다

제8강 상태가 다르면 특성도 다르다
수소 결합이 물의 상태와 성질을 독특하게 한다
날씨는 기체의 움직임에 의존한다
기체의 거동을 기체 방정식으로 나타낸다
가벼운 기체가 더 빨리 확산된다
액체는 팽창도 압축도 되지 않는다
고체는 단단하고 고유한 형태를 이룬다
물질의 상태를 바꿀 수 있다
액체도 기체도 아닌 물질도 있다

제9강 결합은 물질을 만드는 힘이다
결합이란 무엇인가?
이온 결합은 양이온과 음이온으로 만들어진다
금속 결합은 전자 바다 모형으로 설명한다
공유 결합은 전자를 공유할 때 형성된다
분자 구조는 어떻게 결정되나?
공유 결합 설명에 어떤 이론이 가장 좋을까?
반도체 띠 구조도 분자 오비탈 이론으로 설명한다

제10강 물질은 반응으로 변한다
반응은 반응식으로 나타낸다
충돌해야 반응이 일어난다
반응은 정량적이다
반응은 용액에서 수행하는 것이 유리하다
농도가 용액의 정보를 제공한다
반응 속도로 반응성의 크기를 예측할 수 있다
나노 크기의 화학 반응으로 거시적인 반응을 이해할 수 있다

제11강 화학 반응은 다양하다
산화-환원 반응은 전자 전달 반응이다
전지는 산화-환원 반응을 이용한다
유기물에서는 첨가 반응과 제거 반응도 일어난다
산과 염기는 중화 반응을 한다

제12강 유기 분자는 스마트하다
작용기는 마술 손이다
작용기별로 체계화하면 편리하다
하나의 구조식으로 표현할 수 없는 유기 분자도 있다
모든 물질은 거울상이 있다

제13강 생체 분자는 기능성이 있다
효소는 생화학 반응 촉매다
탄수화물은 모든 생명체에 있다
왁스와 스테로이드는 지방질이다
아미노산은 기능성 분자이다
단백질은 특별한 모양일 때 활성을 나타낸다
유전 정보는 복제해서 전달된다
RNA는 단백질 합성자다

참고문헌
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책 속으로

[머리말]
“교수님은 다시 태어나도 화학을 하실 건가요?”
“화학은 어려운데 재미있나요?”

퇴임을 몇 년 앞둔 어느 날, 진로 탐색 차 연구실을 방문한 한 고등학생이 내게 물었다.

“다시 태어나도 또 할 만큼 화학은 재미있어.”

나의 대답에 학생들은 의아한 표정이었다. 학교에서는 화학을 어려워하는 ‘화포자(화학 포기자)’가 늘어난다고 하였다.
학생들이 돌아간 후에 ‘어려운데 재미있나요?’라는 말이 머리에 맴돌았다. 현대를 사는 우리는 화학 없이는 삶을 유지할 수 없다는 것을 안다. 그러나 단지 어렵다는 생각만으로 화학을 기피한다. 이런 기피 현상은 개인은 물론 인류 전체의 발전에 부정적인 영향을 미친다.

‘어떻게 하면 화학에 대한 거부감을 조금이나마 줄일 수 있을까?’

이 고민은 이 책을 집필하는 계기가 되었다. 이 책의 저술 목적은 화학을 처음 만나는 이들이 거부감 없이 쉽게 읽을 수 있도록 하는 것이다. 화학은 매우 논리적인 학문이므로, 암기만으로 익히면 당연히 어려울 수밖에 없다. 따라서 암기보다는 이해에 초점을 맞추어 최대한 풀어서 서술하였다. 또한 독자들의 거부감을 줄이기 위해 수식과 표와 반응식은 그림으로 표현하였다. 모쪼록 모든 독자가 이 책을 편하게 읽고, 화학을 더 쉽게 이해하기를 바란다. 그래서 이 책이 화학과 더 친해질 수 있는 마중물이 되기를 바란다.
이 책은 모두 13개의 이야기로 구성된다. 대학의 일반화학 수준의 내용을 다루지만 청소년이나 화학을 처음 대하는 이들을 위해 가능한 한 쉽게 서술하였다.
1~2강에서는 물질과 화학에서 사용하는 언어들을 설명한다. 3~5강에서는 원자 구조, 전자, 원자의 암호문인 주기율표를 차례로 강론한다. 6강에서는 에너지, 7강에서는 입자들의 상호 작용, 8강에서는 물질의 상태와 성질의 관련성을 논의한다. 9강에서는 결합 이론과 종류, 10~11강에서는 화학 반응을 다룬다. 12~13강에서는 유기 분자와 생체 분자의 기능성을 살펴본다.

작가정보

저자(글) 윤용진

*성균관대학교 화학과 졸업
*성균관대학교 이학 석.박사
*현) 대한화학회, 한국과학사학회 종신회원
*현) 경상대학교 화학과 명예교수