청소년을 위한 교양 화학: 탄화수소

루미너리북스 교육출판 에디팅 팀 지음

루미너리북스 2025년 06월 21일 출간

작품소개

책소개

탄화수소는 탄소와 수소로만 이루어진 화합물로, 우리 일상생활 곳곳에 스며들어 있는 화학 물질이다. 18세기 라부아지에의 탄소 원소 발견부터 시작하여 베르셀리우스의 유기화학 용어 탄생, 쿠페의 탄소 4가 결합 발견까지, 탄화수소 화학의 역사는 인류 문명 발전과 함께해왔다. 이 책은 중학생들이 대학 수준의 탄화수소 화학을 체계적으로 이해할 수 있도록 25개 챕터로 구성되어 있다. 늪지대의 메테인 가스 발견부터 현대 플라스틱 산업까지, 탄화수소가 어떻게 우리 생활을 변화시켰는지 구체적인 사례와 함께 설명한다.

탄소 원자의 독특한 결합 능력은 무한히 다양한 탄화수소 화합물을 만들어낸다. 메테인의 정사면체 구조부터 시작하여 에테인, 프로페인, 부테인 등 알케인 가족의 성장 과정을 살펴보고, 이중결합을 가진 알켄과 삼중결합을 가진 알킨의 특별한 성질을 탐구한다. 같은 분자식을 가지면서도 서로 다른 구조를 가지는 이성질체 현상은 탄화수소 화학의 가장 흥미로운 부분 중 하나다. 벤젠으로 대표되는 방향족 화합물의 발견과 케쿨레의 고리 구조 제안, 그리고 현대적 공명 이론까지 연결되는 과학사적 발전 과정도 자세히 다룬다. 고리 탄화수소에서 나타나는 각 변형과 안정성의 관계도 구체적으로 설명한다.

석유는 수백만 년 전 바다 생물들이 변화하여 생성된 탄화수소의 보고다. 증류탑에서 끓는점 차이를 이용한 석유 분리 기술부터 크래킹과 개질 반응을 통한 석유 정제 과정까지, 현대 석유화학공업의 핵심 원리들을 이해할 수 있다. 에틸렌이 중합되어 폴리에틸렌이 되는 과정과 다양한 플라스틱의 제조 원리, 천연 고무의 한계를 극복한 합성 고무 개발 역사도 상세히 소개한다. 의약품 원료로 사용되는 벤젠고리 화합물들부터 향수와 화장품의 방향족 성분, 첨단 소재인 탄소 섬유와 그래핀까지, 탄화수소가 현대 산업 전반에 미치는 영향을 폭넓게 다룬다.

탄화수소 화학이 직면한 환경 문제와 미래 대안 기술도 균형 있게 제시한다. 화석연료 연소로 인한 지구 온난화와 플라스틱 폐기물의 환경 오염 문제를 객관적으로 분석하고, 바이오에탄올과 바이오디젤 같은 재생 가능한 바이오 연료 기술의 현황과 한계를 살펴본다. 메탄을 활용한 수소 생산과 이산화탄소를 탄화수소로 전환하는 인공광합성 기술, 나노 기술과 결합된 새로운 소재 개발까지, 지속가능한 화학 발전을 위한 그린 케미스트리의 혁신 방향을 제시한다. 과학적 사실에 기반하여 탄화수소 화학의 과거, 현재, 미래를 종합적으로 이해할 수 있는 교양서다.

목차

1. 탄화수소의 발견과 탄소의 신비
2. 탄소의 마법같은 결합 능력
3. 가장 단순한 탄화수소 메테인
4. 알케인 가족의 탄생과 성장
5. 이성질체라는 놀라운 현상
6. 알케인의 명명법과 규칙
7. 알케인의 물리적 성질과 일상
8. 알케인의 연소와 에너지
9. 알켄의 등장과 이중결합
10. 알켄의 기하 이성질체
11. 알켄의 첨가 반응
12. 알킨과 삼중결합의 세계
13. 고리 탄화수소의 신기한 구조
14. 벤젠과 방향족 화합물의 발견
15. 벤젠의 특별한 성질
16. 벤젠의 치환 반응
17. 다양한 방향족 화합물들
18. 석유의 형성과 구성
19. 석유 정제와 분리 기술
20. 플라스틱과 고분자의 세상
21. 합성 고무와 탄성 중합체
22. 탄화수소와 환경 문제
23. 바이오 연료와 재생 가능 에너지
24. 탄화수소의 산업적 응용
25. 탄화수소 화학의 미래

작가정보

저자(글) 루미너리북스 교육출판 에디팅 팀

루미너리북스 교육 출판 에디팅 팀은 전문 교육 콘텐츠 기획자와 편집자들로 구성되어, 학생들의 눈높이에 맞춘 양질의 교육 도서를 제작하는 데 전념하고 있다. 각 분야별 전문가들과의 긴밀한 협업을 통해 정확하고 이해하기 쉬운 교육 콘텐츠를 개발하며, 특히 고등학생을 위한 대학 과목 선행학습 시리즈와 같은 혁신적인 교육 도서를 기획하고 있다.