청소년을 위한 교양 화학: 분자 기하

루미너리북스 교육출판 에디팅 팀 지음

루미너리북스 2025년 06월 12일 출간

작품소개

책소개

우리가 숨 쉬는 공기부터 마시는 물, 먹는 음식까지 모든 물질을 구성하는 분자들은 각각 고유한 3차원 형태를 가지고 있습니다. 물 분자가 굽은 모양을 하고 있어 얼음이 물 위에 뜨고, 이산화탄소가 직선 모양이어서 온실효과를 일으키며, 단백질이 복잡한 입체 구조를 통해 생명 활동을 가능하게 합니다. 이 책은 보이지 않는 분자들의 모양이 우리 세상의 모든 현상을 결정하는 근본 원리임을 보여줍니다. 중학생도 이해할 수 있는 쉬운 설명과 구체적인 사례를 통해 분자 기하학의 핵심 개념들을 차근차근 풀어내어, 화학이 단순한 암기 과목이 아닌 논리적이고 아름다운 학문임을 깨닫게 해줍니다.

분자의 모양을 결정하는 과학적 원리들을 체계적으로 다룹니다. 원자 내부의 전자 배치부터 시작하여 화학 결합의 형성 과정을 거쳐, 길레스피와 나이홈이 개발한 VSEPR 이론으로 분자 구조를 예측하는 방법을 설명합니다. 라이너스 폴링의 혼성궤도 이론과 로버트 멀리컨의 분자궤도 이론 같은 현대 화학의 핵심 이론들을 역사적 배경과 함께 소개하여 과학자들의 창의적 사고 과정을 엿볼 수 있습니다. 단순한 수소 분자부터 복잡한 다원자 분자까지, 각각의 기하학적 특징과 형성 원리를 논리적으로 연결하여 분자 세계의 질서를 체계적으로 이해할 수 있도록 구성했습니다.

이론적 지식을 실제 현상과 연결하여 분자 기하학의 실용적 가치를 보여줍니다. 분자의 극성이 용해도와 끓는점을 결정하고, 입체이성질체의 차이가 약물의 효과를 좌우하며, 단백질의 3차원 구조가 생명 현상의 핵심임을 구체적 사례로 설명합니다. X선 결정학과 핵자기공명 분광법 같은 현대적 분석 기술들이 어떻게 분자 구조를 밝혀내는지, 컴퓨터 모델링과 인공지능이 새로운 분자 설계에 어떻게 활용되는지도 다룹니다. 나노기술과 분자 기계, 그래핀과 탄소나노튜브 같은 최첨단 나노물질까지 포함하여 분자 기하학이 미래 기술 발전의 토대가 됨을 보여줍니다.

복잡해 보이는 분자 세계를 친숙한 일상의 언어로 풀어내는 것이 이 책의 특별함입니다. 레고 블록을 조립하듯 원자들이 결합하는 과정을, 건축물의 구조처럼 분자의 기하학적 배치를 설명하여 추상적 개념을 구체적으로 이해할 수 있게 합니다. 각 장마다 등장하는 역사적 인물들의 이야기는 과학 발견의 흥미진진한 과정을 보여주며, 풍부한 실생활 예시들은 화학이 우리 삶과 얼마나 밀접한 관련이 있는지 깨닫게 해줍니다. 이 책을 통해 독자들은 분자 기하학의 기본 원리를 확실히 이해할 뿐만 아니라, 과학적 사고력과 창의적 상상력을 기를 수 있을 것입니다.

목차

1. 분자의 세계로 떠나는 여행
2. 원자의 비밀스러운 내부
3. 원자들이 손을 잡는 방법
4. 전자쌍이 만드는 분자 모양
5. 이원자 분자의 세계
6. 3개 원자가 만드는 기하학
7. 4개 원자의 입체 퍼즐
8. 복잡한 다원자 분자
9. 혼성궤도와 분자의 건축술
10. 분자궤도와 전자의 춤
11. 극성과 쌍극자의 숨은 힘
12. 분자들 사이의 미묘한 끌림
13. 고체 속 분자들의 정렬
14. 유체 속 분자들
15. 금속이온과 리간드의 만남
16. 탄소가 만드는 무한한 구조
17. 거울상과 입체이성질체
18. 분자의 대칭성과 아름다움
19. 점군이론과 분자 분류
20. 분광학으로 보는 분자 구조
21. X선과 분자 구조
22. 컴퓨터 분자 모델링
23. 나노분자 건축술

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.