한 권으로 끝내는 화학

감사의 글 8
서언 9

1장 화학의 역사 11

2장 원자와 분자 27
원자의 구조 27
반응성의 경향과 주기율표 32
원소의 성질과 원자 안의 전자들 38
분자와 화학결합 43

3장 우리가 보는 큰 세계의 성질 55
물질의 상태와 성질 55
음식과 감각 71

4장 화학반응 76
운동학과 열역학 76
산과 염기 85
촉매와 산업 화학 87
그 밖의 화학반응 89

5장 유기화학 94
구조와 명명법 94
유기화합물의 반응 107

6장 무기화학 116
구조와 결합 116
전기와 자기 122
유기금속 화학 125

7장 분석화학 137
간단한 수학 137
두 번 측정 142
전기화학 152
우리 생활 속의 분석화학 155

8장 생화학 159
생명 분자 159
유전학 167
물질대사와 다른 생화학적 반응 172
뇌! 181

9장 물리화학 및 이론화학 189
에너지가 모든 것이다 189
운동학 197
파동의 속도 198
레이저 201
기타 분광학 204
이런 것을 상상할 수 있을까? 208
10장 원자핵화학 211
원자 내부의 화학 211
실제로 응용되는 원자핵화학 219

11장 고분자화학 227
고분자도 분자이다! 227
우리 주변의 고분자 231

12장 에너지 246
에너지원 246 오염 250
새로운 에너지원 254
에너지의 계량화 261

13장 현대 화학실험실 264
정제는 필수적이다 264
분광학과 분광분석법 268
다른 측정들 272 안전 우선! 276

14장 우리 주변 세상 278
의학과 의약품 278
식품 화학 287
자연 세계의 화학물질 295
우리 세상의 화학물질 299
15장 지속 가능한 ‘녹색’화학 318

16장 재료과학 338

17장 천체화학 353

18장 부엌의 화학 367

19장 집에서 직접 할 수 있는 화학실험 382

물리상수 415
환산표 416
용어해설 418
화학의 역사 연대표 434
노벨 화학상 수상자 438
참고 도서 468
추천 도서 470
찾아보기 473

주기율표에는 얼마나 많은 원소가 있으며, 얼마나 많은 원소가 더 발견될까?
이 책을 쓰고 있는 시점에는 118개의 원소가 발견되어 있다. 가장 가벼운 원소는 하나의 양성자와 하나의 전자를 가지고 있어 원자량이 1.00794g/mole인 수소이다. 가장 무거운 원소는 118개의 양성자를 가지고 있으며 원자량이 294인 우눈옥튬이다. 2000년 이후에 다섯 개의 새로운 원소가 발견된 것을 보면 앞으로도 더 많은 원소들이 발견될 것이다. 그러나 현재까지 발견된 무거운 원소들은 모두 불안정해서 매우 빠르게 붕괴하기 때문에 새로운 원소를 발견하거나 만들어내기는 점점 더 어려워질 것으로 예상된다.

얼마나 많은 종류의 화합물이 발견되었나?
화학과 관련된 정보를 가장 많이 다루는 CASChemical Abstracts Service에 의하면 700만 번째 화합물이 최근(2012년 12월) 등록되었다고 한다. 현재도 새로운 화합물이 발견되어 등록되고 있어 등록된 화합물의 숫자도 정확하지 않다. 600만 번째 화합물이 등록된 것이 불과 18개월 전이었다!

물체의 색깔을 결정하는 것은 무엇인가?
물체의 색깔은 물체가 반사하는 빛의 조합에 의해 결정된다. 다시 말해 우리는 물체가 흡수하지 않는 빛을 보게 되는 것이다. 물질의 전자구조에 의해 어떤 진동수의 빛은 흡수하고 어떤 진동수의 빛은 반사한다.

생명체에서 화학반응이 중요한 이유는 무엇인가?
화학반응은 우리 몸이 작동하는 데 필수적이다! 이것은 모든 생명체(식물, 동물, 곤충, 세균 등)에게 공통된 사실이다. 아주 조금 움직이기 위해서도 수많은 화학반응이 필요하다. 음식물의 소화, 지방의 축적과 분해, 호흡, 세포 분열 그리고 우리 몸에서 일어나는 그 밖의 모든 과정이 수많은 화학반응과 관련되어 있다. 이처럼 화학반응은 실험실에서만 중요한 것이 아니라 생명과 관계된 모든 것에서 핵심 역할을 한다.

석탄, 석유, 천연가스는 얼마나 많은 에너지를 생산하는가?
석탄 1t은 6,182kWh의 에너지를 생산한다.
석유 1배럴은 1,699kWh의 에너지를 생산한다.
천연가스 1㎥는 10.5kWh의 에너지를 생산한다.

커피는 빨리 술이 깨도록 도와줄까?
안타깝게도 그렇지 않다. 술에 취하는 것은 섭취한 알코올의 양과 관계가 있다. 몸 안의 알코올의 양은 간의 분해작용을 통해서만 줄어들 수 있다. 따라서 카페인을 마시는 것은 간의 기능을 증진시키는 데 별 도움이 되지 못한다. 즉 커피는 술을 깨게 하는데 도움이 되지 않는다. 각성 상태를 만들 수는 있겠지만 술에 취해 있는 것은 마찬가지인 것이다.

일산화탄소가 위험한 이유는 무엇인가?
일산화탄소를 흡입하면 폐에서 혈액으로 들어가 헤모글로빈(‘생화학’ 참조)의 철 중심과 결합한다. 헤모글로빈은 산소보다 일산화탄소와 훨씬 강하게 결합하기 때문이다. 일산화탄소는 혈액이 산소를 운반하는 능력을 감소시킨다. 이런 일이 일어나면 우리의 근육과 뇌는 산소 부족을 겪게 되어 물에 빠진 듯한 상태가 된다. 일산화탄소는 색깔이나 냄새가 없기 때문에 일산화탄소 감지기가 없으면 감지하기 어렵다. 그런데 일산화탄소의 농도가 100ppm 이상이면 사람에게 위험하거나 치명적일 수 있다.
일산화탄소에 중독되면 뇌나 내분비계통, 신경계, 심장 등 다른 기관이 손상되기도 한다. 일산화탄소 중독은 전 세계적으로 가장 흔히 일어나는, 생명을 위협하거나 상해를 입는 중독 사고이다. 일산화탄소에 중독된 사람은 목숨을 건진 후에도 후유증이 오래 남는다. 일산화탄소 중독의 초기 증세는 두통과 구역질이다. 일산화탄소 중독 치료는 일반적으로 100%(공기에는 약 20%의 산소만 포함되어 있다) 산소(O2) 하에서 호흡하도록 하여 일산화탄소 대신에 산소를 헤모글로빈과 결합시키는 것이다.

‘E-인자’란?
‘E-인자’는 화학반응이 얼마나 친환경적인지 또는 해로운지를 계량화한 것이다. 좀 더 정확하게 말하면 ‘E-인자’는 합성된 제품 1㎏당 발생하는 폐기물의 양을 나타낸다. 즉 E-인자가 낮을수록 친환경적이다. 물론 이것은 하나의 수치일 뿐이므로 폐기물의 독성 등 다른 요소도 감안해야 한다. 제약회사에서 약품을 생산하는 과정의 E-인자는 대략 25~100 범위 안에 있다.

환경에 가장 해로운 유기 오염물질은?
EPA는 특별한 주의를 기울여야 하는 12가지 유기 오염물질 리스트를 발표했다. 이 리스트에는 알드린, 클로로데인, 디클로로페닐 트리클로로에탄DDT, 디엘드린, 엔드린, 헵타클로로, 헥사클로로벤젠, 마이렉스, 톡사펜, 폴리염화바이페닐, 폴리염화디벤조다이옥신, 폴리염화디벤조푸란이 포함되어 있다. EPA는 이 화합물에 ‘더러운 12’라는 이름을 붙였다.