주기율표로 세상을 읽다

머리말 5

1장 주기율표에는 무엇이 적혀 있나? 19
원소 주기율표는 양 끝에서 공격하자! / 세로로 비슷한 전형원소, 가로로 비슷한 전이원소 / 예언이 적중한 미지의 원소 / 양자화학이란 무엇인가? / 원자핵을 둘러싼 전자의 존재확률 / 전자는 안쪽 궤도부터 채워나간다 / 원소의 성질을 결정하는 ‘채우고 남은 전자’ / 원소를 착각하는 인체 / 알칼리 금속의 친구들 / 세슘과 악성 종양 / 알칼리 토금속의 친구들 / 방사성 스트론튬의 위험 / 세포 분열과 암 / 주기란 무엇인가? / 전자의 정원이 주기를 결정한다
│한 걸음 더│전자 궤도를 결정하는 네 가지 원칙 50

2장 주기율표로 우주를 풀어나간다 57
지구에서는 원소가 탄생할 수 없다 / 1000만 도 이상의 고온이 원소를 낳는다 / 원시 우주는 이렇게 탄생했다 / 가장 안정적인 원소, 철 / 초신성 폭발로 태어난 원소의 화학 진화 / 베텔게우스의 천체 쇼는 언제 일어나나? / 우주는 수소로 가득 찼다
│한 걸음 더│생명의 실마리는 혜성이 가져다줬다? 75

3장 화학반응을 반복하는 인체 79
38억 년 간 반복된 선택과 도태 / 4개의 원소로 이루어진 정밀 장치 / 몸을 구성하는 소량 원소 / 무거운 원소는 인체에 많지 않다 / 연금술사의 부질없는 노력과 화학 / 헬륨은 왜 사람의 몸 안에 존재하지 않는가? / 화학반응이란 무엇인가? / 베릴륨은 왜 우주에 조금밖에 없는가? / 원자번호가 짝수이면 안정적이다 / 우리는 원소에 의존해서 살아간다 / 산소를 나르는 귀중한 금속

4장 우리는 어떤 원리로 움직이는가? 109
동물은 두 개의 원소 덕분에 움직일 수 있다 / 나트륨[소듐]은 불안정한 금속 / 칼륨[포타슘]과 방사성 칼륨 / 유령 포즈를 만드는 것은? / 많이 닮았지만 약간은 다른 원소들/ 단세포 생물이 선택한 원소 / 고혈압을 초래하는 식염 욕구 / 영양 섭취량과 원소 /칼륨 과잉 섭취

5장 희토류는 삐져나온 게 아니다 131
수요가 급증하는 강력한 자석 / 희토류, 희유 금속, 비금속 / 열일곱 개의 희토류 원소/ 왜 중국에 기선을 제압당했나? / 주기율표의 하단 / 다양한 형태의 주기율표 / 희토류로 강력한 자석이 만들어지는 원리
│한 걸음 더│6주기와 7주기의 숨겨진 특징 150

6장 아름다운 희유 기체 155
희유 기체의 아름다운 궤도 / 우량 기체 헬륨 / 꼭꼭 숨은 원소 네온 / 꽃가루 알레르기와 아르곤 / 크립톤과 제논 / 라돈과 온천 / 목소리의 높낮이는 기체의 무게로 결정된다 / 직업 다이버를 도와주는 헬리옥스 / 헬륨은 아름다운 공 모양 / 제논은 이상적인 마취제

7장 독성을 지닌 원소들 179
아연, 카드뮴, 수은 / 아연(Zn) / 카드뮴(Cd) / 수은(Hg) / 황과 사이가 좋은지가 관건이다 / 수은에 노출되는 인체 / 디톡스 요법의 빛과 그림자 / 독이 되는 기타 전형원소 /루비듐 시계는 10만 년 동안 틀리지 않았다 / 세슘과 표준시계 / 바륨은 맹독이다 / 전이원소는 가로 줄의 성질이 비슷하다

맺음말 209
찾아보기 212

“원소 주기율표를 조감해서 볼 때 가장 중요한 철칙은 바로 다음과 같습니다. ‘주기율표는 왼쪽에서부터가 아니라 양 끝에서 공략한다.’ 축구 시합을 할 때 수비가 두터운 중앙을 공격하기보다 양 끝에서 돌파하는 편이 좋다고 하는데 주기율표를 공략하는 경우도 마찬가지입니다. 양 끝에서 공격해야 훨씬 효율적으로 이해가 됩니다. 이유는 주기율표는 양 끝으로 갈수록 세로로 늘어선 원소들의 특징이 뚜렷하기 때문입니다. 반면 주기율표의 가운데 부근은 전자 배치가 복잡한 경향을 보입니다. 그렇기 때문에 같은 줄이라도 반드시 원소의 성질이 비슷하다고는 할 수 없습니다.”

“태양보다 10배 이상 큰 항성은 내부에 있는 연료가 다 타버리면 그 크기를 지탱하지 못하고 폭발하고 맙니다. 이것이 바로 초신성 폭발입니다. 이때 어마어마한 에너지가 방출되는데, 초신성 폭발 직후 단 1초 사이에 철보다 무거운 원소들이 속속들이 만들어집니다. … 초신성 폭발이 일어나면 주위의 우주 공간에 무수한 먼지가 흩뿌려집니다. 이 먼지가 모여서 다시 항성이 탄생합니다. 이 새로운 항성도 수명이 다하면 초신성 폭발을 일으키고 더 무거운 원소를 만들어냅니다. 그리고 또 다시 먼지가 모여서 항성이 태어나고 결국 초신성 폭발을 일으킵니다. 이렇게 끊임없이 반복적으로 초신성 폭발이 일어나고, 그때마다 무거운 원소가 만들어지는 과정도 반복됩니다.”

“생물이 근육과 신경을 조절하는 원소로 나트륨과 칼륨을 고른 것은 우연이 아닙니다. 인체의 경우 세포의 바깥에 있는 것은 림프액과 혈액입니다. 그런데 단세포 생물 시대로 거슬러 올라가면 세포의 바깥에 있던 건 바다였습니다. 바닷물에 함유된 양이온의 원소 중에서 압도적으로 많은 것이 나트륨입니다. 그러니 세포의 바깥에서 안쪽으로 들어오는 원소는 나트륨 이외에는 선택지가 없었습니다. 나트륨 이외의 원소를 선택했다면 세포의 바깥에도 원소가 적으니 아무리 통로를 열어놓아도 좀처럼 양이온이 들어오지 않았을 겁니다. 이러면 반응에 상당한 시간이 걸려 온-오프 스위치 역할을 하기가 어렵습니다.”