하루 한 권, 주기율의 세계

사이토 가쓰히로 지음 | 신해인 옮김

드루 2024년 05월 31일 출간 국내도서 : 2023년 05월 31일 출간

작품소개

책소개

과학 이론을 탐구하다 보면 알게 된다. 과학은 아주 흥미롭지만, 다가가기에는 너무 심오한 학문이라는 것을. 이와 같은 이유로 우리는 학교 졸업과 동시에 수학이나 과학에 등을 진다. 누군가는 재미있어 보이지만 너무 어렵다고 말하고, 또 누군가는 써먹지도 못하는 것을 왜 알아야 하냐고 묻는다. 그래서 준비했다. 재미있어 보이기는 하는데, 써먹지 못했던 ‘과학’을 일상의 영역으로! 나의 오늘이자 내일인 ‘일상’과 우주 정거장에서나 쓸모 있을 법한 ‘과학’이 공존할 수 있는 단어였던가?

사실 우리는 우리도 모르는 사이에 과학의 세계에서 살아가고 있다. 나도 몰랐던 ‘나의 과학적인 일상’을 하루 한 권 시리즈를 통해 들여다 보자. 새로운 세계가 펼쳐질지도 모른다. 또한, 과학을 이해하기 위한 언어인 ‘수학’까지도 일상의 영역으로 가지고 와 단순한 언어로 아주 쉽게 배울 수 있도록 차례를 구성했다. 몰라도 살아가는 데 아무 문제 없지만, 배우면 훨씬 더 교양 있는 ‘일상 과학’의 영역을 탐험하자! 언제 어디서나 가볍게, 한 손에 들어오는 ‘작은 노력’으로 커다란 지식의 즐거움을 누릴 수 있을 것이다.

우주는 무한히 많은 물질로 이루어져 있다. 물질을 쪼개면 분자가 되고, 분자는 또다시 원자로 나뉜다. 우리가 아는 모든 물질은 전부 원자의 집합체다. 그러니 수많은 생명체가 살아가는 이 우주는 ‘원자의 세계’라고 불러도 무방하다. 이렇게 말하면 세상에는 아주 많은 원자가 있을 것만 같지만, 사실 그렇지 않다. 원자는 고작 90여 종에 불과하다. 우리가 아는 많은 물질은 원자와 원자의 결합이 만들어낸 결과들이다. 〈하루 한 권, 주기율의 세계〉는 이러한 원자의 결합 성질과 반응성을 알아가며 화학의 기초를 알아갈 수 있게 했다. 따분하지 않게, 지루하고 뻔하지 않게 주기율의 기초를 탄탄히 쌓아나갈 수 있다. 화학이 어려운 고등학생부터 주기율표의 신비를 다시 느껴보고 싶은 어른들까지! 화학의 기초를 다져나갈 수 있는 아주 든든한 힘이 되어줄 것이다.

목차

들어가며

제1부 주기율표

제1장 원자란 무엇인가?
118개 원소의 주기율표
1-1 원자는 어떻게 만들어지는가?
1-2 원자와 원소의 다른 점
1-3 원자의 형태
1-4 원자 번호를 결정하는 것
1-5 동위 원소란?
1-6 아보가드로수란?
1-7 원자핵 반응이란?

제2장 전자란 무엇인가?
2-1 전자는 전자껍질에 존재
2-2 양자수가 전자의 성질을 결정
2-3 전자구름을 만드는 전자
2-4 오비탈로 나뉘어 있는 전자껍질
2-5 재미있는 형태를 띠는 오비탈
2-6 오비탈에 들어가기 위한 약속
2-7 K껍질과 L껍질의 전자 배치
2-8 최외각 전자가 원자의 성질을 결정

제3장 주기율표에서 알 수 있는 것들
3-1 주기율표는 원소의 달력
3-2 족과 주기는 주기율표의 골격
3-3 주기율표는 전자 배치의 거울
3-4 전형 원소와 전이 원소
3-5 전이 원소는 와이셔츠의 변화
3-6 전자 배치로 본 원소의 분류
3-7 다양한 주기율표

제4장 원자·분자로 본 주기율표
4-1 원자 반지름의 주기성
4-2 이온가의 주기성
4-3 이온화 에너지의 주기성
4-4 전기 음성도의 주기성
4-5 산성 산화물과 염기성 산화물
4-6 분자가 되어야 나타나는 성질
4-7 화학 결합과 주기율표

제5장 물성으로 본 주기율표
5-1 기체, 액체, \고체가 되는 물질
5-2 녹는점과 주기율표
5-3 고체와 결정
5-4 결정형과 주기율표
5-5 금속 원소의 특색
5-6 금속 원소와 주기율표
5-7 희유금속과 희토류
5-8 편중된 희유금속

제2부 전형 원소의 성질

제6장 1, 2, 12족 원소
6-1 1족 원소의 성질
6-2 수소의 성질
6-3 1족 나머지 원소들의 성질
6-4 2족 원소의 성질
6-5 마그네슘과 칼슘의 성질
6-6 2족 나머지 원소들의 성질
6-7 12족 원소의 성질

제7장 13~15족 원소
7-1 13족의 성질
7-2 붕소와 알루미늄의 성질
7-3 13족 나머지 원소들의 성질
7-4 14족의 성질
7-5 탄소와 규소의 성질
7-6 14족 나머지 원소들의 성질
7-7 15족의 성질
7-8 질소와 인의 성질
7-9 15족 나머지 원소들의 성질

제8장 16~18족 원소
8-1 16족의 성질
8-2 산소와 황의 성질
8-3 16족 나머지 원소들의 성질
8-4 17족의 성질
8-5 플루오린과 염소의 성질
8-6 17족 나머지 원소들의 성질
8-7 18족의 성질
8-8 헬륨과 네온의 성질
8-9 18족 나머지 원소들의 성질

제3부 전이 원소의 성질

제9장 전이 원소 각론
9-1 전이 원소의 종류
9-2 4족의 성질 : 모조품 다이아몬드
9-3 5족의 성질 : 석유 생물 기원설의 근거
9-4 6족의 성질 : 밤이 밝아진 이유
9-5 7족의 성질 : 심해 바닥에 굴러다니는 공
9-6 8족의 성질 : 유기 화학에 빼놓을 수 없는 촉매
9-7 9족의 성질 : 염색과 도금이 가능한 편리한 금속
9-8 10족의 성질 : 치과에서 보는 친숙한 합금
9-9 11족의 성질 : 귀금속의 대표 선수

제10장 희토류 원소
10-1 희토류의 종류
10-2 희토류의 물성
10-3 희토류의 산출
10-4 희토류의 발광
10-5 희토류와 자성·초전도성

제11장 악티늄족 원소
11-1 주요 악티늄족 원소의 성질
11-2 우라늄의 동위 원소와 핵분열
11-3 연쇄 반응과 임계량
11-4 원자로의 조건
11-5 원자로의 구조와 운전
11-6 초우라늄 원소
11-7 니호늄

주요 참고도서

책 속으로

우주는 물질로 이루어져 있다. 물질의 종류는 헤아릴 수 없을 만큼 많다. 무한대라고 해도 좋을 정도이다. 그리고 모든 물질은 원자로 이루어져 있다. 그렇다면 원자의 종류 역시도 무한대일까? 절대 그렇지 않다.
-14쪽

원자 내에 전자가 있는 곳을 전자껍질이라고 한다. 전자껍질은 구 형태이고 여러 개가 층층이 쌓여 있으며 각각의 전자껍질에는 이름이 붙어있다.
-30쪽

전자껍질은 고유의 에너지를 가지고 있다. 이 그림의 가장 위쪽은 자유전자의 에너지이다. 자유전자란 원자핵의 속박을 벗어난 전자라는 뜻으로 원자에서 방출된 전자를 의미한다.
-68쪽


일본의 희유금속 관련 광산은 간토 지방 북부에서 도호쿠 지방에 걸친 흑광 벨트라고 불리는 일대이지만 매장량은 많지 않다. 대륙붕에 잠들어 있는 망가니즈 단괴에 희망을 걸고 있지만 그것도 채취하기가 쉬운 것은 아니다.
-31쪽

젊었을 때는 총명했던 로마 황제 네로가 나중에 그렇게 미치광이 같은 행동을 한 원인이 납 중독에 있다는 설도 있다. 당시 신 와인을 납 냄비로 가열한 탓에 와인의 주석산이 달콤한 주석산 납으로 변했고, 네로가 그것을 꿀꺽꿀꺽 마셨다는 말이다.
-125쪽

프레온은 탄소, 플루오린, 염소 화합물로 끓는점이 낮아서 각종 스프레이나 냉매, 발포제, 나아가 정밀 전자기기 세정제로 대량 생산되고 사용되었으나 오존층의 오존을 파괴해서 오존홀을 만든다는 이유로 생산이 중지되었다.
-143쪽

텅스텐은 가장 높은 녹는점을 가진 금속이며 전기저항도 비교적 높아서 백열전등의 필라멘트로 자주 사용된다. 또한 비중도 금과 마찬가지로 크기 때문에 관철력이 큰 철갑탄으로 사용되기도 한다.
-160쪽

백금은 보석용 귀금속으로서도 중요하지만, 그 이상으로 현대 과학에서 중요한 금속이다. 삼원 촉매의 원료이며 수소 연료 전지도 백금 촉매가 없으면 움직이지 않는다, 또한 시스플라틴 등의 항암제에도 사용되고 있다.
-169쪽

출판사 서평

배움에는 끝이 없고, 세상에는 신비로운 것들이 너무 많으니까!
몰라도 괜찮지만 배우면 훨씬 더 교양 있는 ‘일상 과학’의 세계로 들어가 보자

내가 배운 물리, 화학, 생물은 정말 어려운 것이었을까? 그렇게나 풀기 싫었던 미적분과 기하학은 대체 왜 배워야 했던 걸까. 일상에서 써먹을 수 있는 날이 오기는 할까? 그런 의문을 마음 어디엔가 품고 있었다면, ‘하루 한 권 시리즈’를 펼쳐 보자.

내일을 바꾸는 단 한 권의 지식, 하루 한 권 시리즈!

하루 한 권 시리즈는 우리가 일상에서 활용할 수 있도록 과학이 갖춘 실용적인 모습을 파헤치는 과학 교양 도서다. 과학을 잘 모르는 사람들도 쉽게 읽고 이해할 수 있도록 도판, 표, 친절한 설명을 통해 최대한 쉽게 내용을 담았다. 예컨대 어떻게 하면 훨씬 더 과학적으로 노력할 수 있는지, 어제 사 온 씨앗을 가장 빨리 싹틔우는 방법, 새집 증후군은 왜 생기는지까지. 일상에서 마주할 법할 부분들을 과학적으로 설명했다. 어렵거나 이해할 수 없는 내용이 아니라 우리 삶과 밀착된 문제를 과학을 통해 풀어내고, 그것들을 어떻게 바라보면 좋을지 함께 고민하는 책이다. 배움에는 끝이 없고 세상에는 너무 신기한 것들이 많으니까. 우리가 살아가는 일상의 ‘어떤’ 현상들을 과학의 눈으로 분석적으로 바라볼 수 있다면 얼마나 좋을까? 그것도 아주 가볍게, 책 한 권으로 말이다. 그리고 그러한 시각을 가진다는 건, 우리가 살아감에 있어 생존의 무기 하나를 더 가지게 됨을 의미한다. 이러한 무기는 우리가 어떤 현상에 지혜롭게 대처하고 싶을 때 활용할 수 있는 힘이 되어줄 것이다.

다양한 주제, 내 취향에 맞는 카테고리를 찾아보자!

책은 한 손에 가볍게, 지식은 머릿속 깊숙이! 언제 어디서나 가볍게 읽을 수 있도록 한 손에 들어오는 작은 크기로 만들었다. 각각의 주제마다 검증된 집필진이 써 내려가는 과학의 세계를 탐험하다 보면, 어느 순간 숫자와 지식으로 바라보는 세계에 푹 빠지게 될지도 모른다. 지하철이나 버스, 쉬는 시간에 조금씩 읽을 수 있도록 아주 쉽고 재미있는 내용으로만 구성했다. 세상을 분석적으로 바라보는 나의 모습을 기대해도 좋다. 주제 역시 물리, 화학, 생물학, 지구과학, 수학 등 다양한 카테고리로 구성되어 있어 내 취향에 맞는 책으로만 꺼내 읽기에도 적당하다. 나는 어떻게 하면 천재가 되어 일류의 세계로 향할 수 있는지… 사람이 만들어 낸 ‘진짜 광기’의 화학 물질이 무엇인지. 이런 뜬금없는 질문도 좋다. 우리가 단순히 감각하는 세상 말고, 세상의 보이지 않는 현상까지도 과학적으로 풀어내 보자. 과학은 이론이 아니라 실전이니까!

원자와 분자, 무한한 가능성을 가진 주기율의 세계를 향해!

우주는 아주 많은 물질로 이루어져 있다. 그리고 그 물질을 형성하는 것은 주기율표에 실려 있는 몇 안 되는 원자들이다. 우리가 살아가는 세상에는 이렇게나 다양한 물질이 존재하는데, 어떻게 해서 원자는 백여 개에 불과한 걸까? 그에 대한 해답은 아주 간단하게도 ‘원자의 결합’에서 찾을 수 있다. 하지만 이마저도 주기율표를 모르면 궁금증을 해결할 수 없다. 화학의 규칙과 원자의 구조를 반영해 나열한 주기율표 없이는 원자의 성질과 결합을 말할 수 없기 때문이다. 우리는 오래전, 멘델레예프가 고안한 이 알록달록한 표 덕분에 원소들이 각각 어떠한 특징을 가졌는지 그 공통점과 차이점을 손쉽게 터득할 수 있게 되었다. 그러니까, 읽는 법만 알면 된다는 것이다. 또한 화학의 기초를 깨우치기 위해서라도 주기율표를 알아야 한다. 말하자면 주기율표는 과학의 ‘가나다’ 같은 것이라고 말해도 좋겠다. 이 책은 우리 곁의 화학 물질, 원소의 구조, 특성 등을 알기 쉽게 해설했다. 또한, 화학을 잘 모르더라도 읽고서 쉽게 깨우칠 수 있도록 원자, 원소, 전자의 개념부터 설명해 화학에 대한 진입장벽을 낮췄다. 과학을 잘 모른다 해도, 화학에 무지하다고 해도! 이 책을 펼치는 순간 우리는 이 우주를 구성하는 다채로운 주기율의 세계에 빠져들 수 있을 것이다.

작가정보

저자(글) 사이토 가쓰히로

1945년 5월 3일에 태어났다. 1974년 일본 도호쿠대학교 대학원 이학연구과 박사과정을 수료한 이학박사로 현재 아이치가쿠인대학교 객원교수, 주쿄대학교 비상근강사, 나고야공업대학교 명예교수 등을 겸임하고 있다. 전문 분야는 유기 화학, 물리 화학, 광화학, 초분자 화학이다. 『マンガでわかる有機化学 가볍게 읽는 유기화학』， 〈サイエンスㆍアイ新書〉은 현재 12쇄 48,000부의 베스트셀러다. 그 이외의 주요 저서로는 『汚れの科学 오염의 과학』ㆍ『周期表に強くなる！改訂版 주기율표에 강해진다! 개정판』ㆍ『身近に迫る危険物 우리 주변에 있는 위험물』ㆍ『料理の科学 요리로 읽는 맛있는 화학』ㆍ『毒の科学 독의 과학』ㆍ『知られざる鉄の科学 알려지지 않은 철의 과학』ㆍ『マンガでわかる無機化学 가볍게 읽는 무기화학』ㆍ『マンガでわかる元素118 만화로 배우는 원소 118』ㆍ『知っておきたい放射能の基礎知識 방사능의 기초 지식』ㆍ『知っておきたい有害物質の疑問100 유해물질 의문 100』ㆍ『レアメタルのふしぎ 희소 금속의 신비』ㆍ『毒と薬のひみつ 독과 약의 비밀』ㆍ『金属のふしぎ 금속의 신비』， 〈SBクリエイティブ〉 등이 있다.

번역 신해인

한국과 일본을 오가며 자랐다. 이화여자대학교에서 사회과학과 일본언어문화를 전공하고 일본 게이오대학에서 정치학을 공부했다. 대기업 전략기획팀에서 M&A를 담당했으며, 이화여대 통번역대학원에서 한일 통역학 석사 학위를 받은 후 현재 국제회의 통역사이자 출판 번역가로 활발히 활동하고 있다.