세상에서 가장 쉬운 과학 수업 : 양자화학

정완상 저자 지음

성림원북스 2025년 10월 01일 출간 국내도서 : 2025년 04월 07일 출간

작품소개

책소개

〈노벨상 수상자들의 오리지널 논문으로 배우는 과학〉 시리즈 13번째 책으로, 양자역학의 창시자 폴링의 논문을 쉽고 재밌게 풀어 쓴 책이다. 양자화학은 양자역학의 원리를 이용해 원자나 분자의 물리적·화학적 성질을 설명하는 화학의 한 분야다. 화학결합, 분자구조, 분광학적 성질, 화학반응 등을 이해하는 것을 목적으로 한다. 1900년부터 1930년까지 물리학자들은 고전역학의 문제점을 발견하고 양자의 개념을 탄생시켜 양자역학이라는 새로운 물리학을 만들었다. 그리고 폴링은 양자역학을 완벽하게 이해하고 이를 화학결합이론에 적용할 수 있다는 것을 알아냈다. 이로 인해 양자역학이라는 새로운 분야를 개척했다.
이 책은 어렵게만 느껴지는 과학 이론을 쉽고 재밌게 설명하기 위해 1986년 화학반응 연구로 노벨화학상을 수상한 허쉬바흐 박사와의 인터뷰 형식을 빌린 도입부에서 라이너스 폴링의 양자화학에 대해 짧게 설명하며 책의 흐름을 개괄적으로 파악하도록 했다. 이어서, 연금술로 인해 시작된 화학의 역사, 유기화학의 역사, 루이스의 화학결합이론, 오비탈이론, 양자화학으로 노벨화학상을 수상한 폴링에 이르기까지 과학자들의 치열한 연구 과정을 흥미진진하게 소개했다. 무엇보다 이 책은 저자를 대변하는 정교수와 독자 입장에서 정교수에게 질문을 던지는 화학군의 대화 형식을 빌려 일대일 수업을 듣는 듯 친절하고 정교하게 구성된 것이 특징이다. 부록으로 화학결합에 대한 루이스의 논문, 양자화학에 대한 폴링의 논문을 실었다. 이와 함께 노벨화학상 수상자 목록을 실어 더 깊은 탐구와 이해를 돕고 있다.

목차

추천사
천재 과학자들의 오리지널 논문을 이해하게 되길 바라며
폴링 박사의 1931년 논문이 일으킨 파장 _ 허쉬바흐 박사 깜짝 인터뷰

첫 번째 만남 | 화학의 역사
연금술과 화학의 태동_연금술로 인해 발전한 화학
산과 염기의 발견_리트머스 시험지의 발명
라부아지에의 화학 혁명_《화학명명법》과 《화학개론》
라부아지에 이후의 화학_염색의 원리와 원소의 반응을 밝힌 베르톨레
화학친화력의 등장_화학친화력 표를 만든 지오프로이
원자와 분자_기체반응의 법칙
원소 기호와 원자량_원소 기호를 만든 베르셀리우스와 원자량을 측정한 리처즈
전기분해의 역사_전기분해로 수많은 금속을 발견하다
반 데르 발스의 실제 기체 연구_클레페롱의 이상 기체 방정식

두 번째 만남 | 유기화학의 역사
유기물질_유기물질이라는 용어를 처음 사용한 베르히만
생기론_아리스토텔레스의 혼과 에라시스트라토스의 프네우마
뵐러의 요소 합성_생기론이 틀렸음을 증명하다
리비히와 유기화합물의 분자식_유기화합물 속의 탄소와 수소와 산소의 함량이 분자식을 결정한다
치환의 법칙_뒤마가 발견한 치환의 법칙
게르하르트의 형 이론_모든 유기화합물을 네 가지의 형으로 나타내다
프랭크랜드와 원자가_화학결합에서 원자가의 개념을 처음 도입하다
4가 원소를 찾아서_원자가가 4인 경우를 발견한 케쿨레와 쿠퍼
브라운의 구조식_유기화학물의 구조식을 그림으로 나타낸 브라운
벤젠의 육각고리_벤젠의 구조식을 발견한 케쿨레

세 번째 만남 | 루이스의 화학결합이론
분석화학의 역사_고대부터 시작된 분석화학
원자 모형의 등장_톰슨의 원자 모형과 러더퍼드의 원자번호
화학결합이론의 창시자 루이스_화학결합을 설명하기 위해 정육면체 원자 모형을 도입하다
루이스의 점 기호_정육면체 원자 모형으로 설명하지 못하는 화학결합을 설명하다

네 번째 만남 | 오비탈이론
양자역학의 탄생_하이젠베르크의 불확정성 원리
3차원 수소 문제_3차원에서의 양자역학
훈트의 규칙_바닥 상태의 전자를 배치하는 규칙

다섯 번째 만남| 양자화학
멀리켄_양자화학으로 노벨상을 수상하다
라이너스 폴링_양자화학이론을 만들다
분자궤도함수_훈트와 멀리켄의 분자궤도함수
폴링의 논문 속으로_메테인을 양자화학적으로 설명하다

The Atom and Molecule _루이스 논문 영문본
The Nature Of The Chemical Bond _라이너스 폴링 논문 영문본

인물정보

저자(글) 정완상 저자

과학에 대한 호기심으로 서울대학교 무기재료공학과에 다녔고, 물리를 향한 마음이 더욱 커져 한국과학기술원(KAIST)에서 이론물리학을 전공하며 석박사 학위를 받았다. 30세에 경상국립대학교 물리학과 교수가 되어 학생들에게 물리 사랑을 전파하고 있다. 초심을 잃지 않기 위해 꾸준히 연구하며 현재까지 국제 학술지(SCI 저널)에 300여 편의 논문을 게재했다. 직접 만나는 학생뿐만 아니라 더 많은 학생들에게 과학과 수학의 즐거움을 알려주고자 책을 통해 독자를 만나고 있다. [과학자가 들려주는 과학 이야기 시리즈] 중 《아인슈타인이 들려주는 상대성 이론 이야기》를 비롯한 31권과 [과학공화국 법정 시리즈] 50권을 집필했다. 최근에는 중학교에서도 통하는 초등수학을 카툰으로 그린 [개념 잡는 수학툰 시리즈]를 출간했고, 노벨상 오리지널 논문을 쉽게 풀어낸 [노벨상 수상자들의 오리지널 논문으로 배우는 과학 시리즈]를 집필 중이다. 우리나라의 노벨 과학상 수상자가 쏟아져 나오기를 바라는 마음에서 네이버 카페 [정완상 교수의 노벨상-오리지널 논문 공부하기]를 운영하기 시작했다.