케미가 기가 막혀

저자의 말

1장_ 새로운 언어, 화학식! 새로운 문장, 화학 반응식!
물질의 세계를 다루는 새로운 언어, 화학식
우리가 사용하는 원소 기호는 어떻게 탄생했을까?
물의 화학 반응식을 꾸며보자!
Chemical lab: 물의 전기 분해 실험 | 실험 결과: 화학 반응식은 통역사?!
Chemical Story 화학의 세계를 빛낸 과학자들
- 존 돌턴 | 옌스 야코브 베르셀리우스
- 연금술은 화학일까?

2장_ 세상에서 가장 작은 입자, 원자
아침부터 저녁까지 함께하는 화학
과학자들이여, 원자의 존재를 증명하라!
원자를 구성하는 입자와 성질
Chemical lab: 톰슨의 전자 발견 실험 | 실험 결과: 원자의 구조와 원자핵
Chemical Story 화학의 세계를 빛낸 과학자들
- 조제프 프루스트 | 앙투안 라부아지에 | 조지프 존 톰슨 | 제임스 채드윅

3장_ 미시 세계인 물질의 양, 몰!
새로운 화학의 세계
작아도 너무 작은 원자의 질량, 어떻게 측정하지?
화학자들의 원자량 실험
1몰은 얼마나 큰 수일까?
Chemical lab: 물질의 아보가드로수 | 실험 결과: 기체 1몰의 양도 구해보자!
Chemical Story 화학의 세계를 빛낸 과학자들
- 아메데오 아보가드로 | 게이 뤼삭

4장_ 화학의 달력, 주기율표!
화학의 달력이자 화학 여행의 지도, 주기율표
Chemical lab: 1족, 알칼리 금속 실험 | 실험 결과: 1족, 알칼리 금속! 우리는 같은 식구
Chemical Story 화학의 세계를 빛낸 과학자들
- 알프레드 베르너 | 드미트리 멘델레예프 | 헨리 모즐리 | 앙리 무아상

5장_ 원소들은 각각 어떻게 결합 하나요?
인생사와 닮은 화학 결합
설탕과 소금에 숨겨진 화학 결합의 원리
공유 결합 vs. 이온 결합, 그리고 금속 결합
Chemical lab: 이온 결정과 금속 결정 실험 | 실험 결과: 이온 결정과 금속 결정의 특성
Chemical Story 화학의 세계를 빛낸 과학자들
- 길버트 뉴턴 루이스 | 어빙 랭뮤어

6장_ 물질도 친구가 있나요?
물과 우유 중 매운 음식과 찰떡궁합인 것은?
욕심쟁이 원소와 전기 음성도
Chemical lab: 극성 분자와 무극성 분자 실험 | 실험 결과: 극성 분자는 극성 분자를, 무극성 분자는 무극성 분자를 좋아해!
Chemical Story 화학의 세계를 빛낸 과학자들
- 라이너스 폴링 | 어니스트 러더퍼드
- 주기율표의 비밀1_수소와 헬륨의 위치는 어디?

7장_ 눈에 보이지 않는 기체에도 성질이 있나요?
눈에 보이지 않는 기체의 압력
Chemical lab: 보일 법칙 실험 | 실험 결과: 일상 속에 숨은 보일 법칙의 신비
기체의 온도와 부피의 관계
Chemical lab: 샤를 법칙 실험 | 실험 결과: 오! 놀라운 샤를 법칙
풍선으로 알아보는 기체의 또 다른 특징
이상 기체 방정식의 탄생
Chemical Story 화학의 세계를 빛낸 과학자들
- 로버트 보일 | 자크 알렉상드로 세사르 샤를

8장_ 생명체에 꼭 필요한 물, 어떤 특성이 있나요
수소 결합의 힘을 보여주지!
내겐 너무 가벼운 얼음
표면장력으로 헤쳐모여!
Chemical lab: 물의 표면장력 실험 | 실험 결과: 수소 결합과 표면장력의 마술쇼
Chemical Story 화학의 세계를 빛낸 과학자들
- S. 카니차로 | 장 빕티스트 페렝

9장_ 금속이 금속과 반응할 수 있을까?
미션! 음수저의 녹을 제거하라
금속의 산화·환원 반응
Chemical lab: 금속의 반응성 실험 | 실험 결과: 금속의 반응성이 금속의 사용 시기에 미친 영향
Chemical lab: 철의 부식 실험 | 실험 결과: 철의 부식을 막는 방법
Chemical Story 화학의 세계를 빛낸 과학자들
- 험프리 데이비 | 찰스마틴 홀

10장_ 물질의 세 가지 상태와 상태 변화
상태 변화의 모든 것, 상평형 그림
Chemical lab: 온도와 압력에 따른 물질의 상태 변화 실험 196 | 실험 결과: 높은 산에서 지은 밥이 설 익는 이유는?
Chemical Story 화학의 세계를 빛낸 과학자들
- 조지프 프리스틀리 | 데모크리토스

11장_ 화학 반응이 일어날 때 열에너지가 변화할까?
손난로와 냉각 팩에 숨겨진 화학 반응!
화학 반응에서 나타나는 열의 출입을 측정할 수 있을까?
Chemical lab: 과자의 연소열 실험 | 실험 결과: A양이 즐겨 먹던 과자의 칼로리는 얼마일까?
Chemical Story 화학의 세계를 빛낸 과학자들
- 알버트 아인슈타인 | 에반젤리스타 토리첼리

12장_ 신맛과 쓴맛의 만남, 어떤 변화가 있을까?
회에 레몬을 뿌리는 이유? 산과 염기의 특성
산과 염기의 1:1 미팅
Chemical lab: 묽은 염산과 수산화 나트륨 수용액의 중화 반응 226 | 실험 결과: 염기+산 합체!
중화 반응의 원리
Chemical Story 화학의 세계를 빛낸 과학자들
- 주기율표의 비밀2_중국의 주기율표

13장_ 화학으로 전기 에너지를 만들 수 있을까?
화학 전지의 등장!
18세기 말의 과학 작품! 볼타 전지
볼타 전지의 한계를 개선한 다니엘 전지
Chemical lab: 볼타 전지와 다니엘 전지 | 실험 결과: 건전지, 휴대폰 배터리에 사용되는 전지의 원리
Chemical Story 화학의 세계를 빛낸 과학자들
- 알레산드로 볼타 | 존 다니엘 | 탈레스 | 루이지 갈바니

14장_ 전기 에너지로 화학 물질을 얻을 수 있을까?
금도끼와 은도끼, 그 후
전기 분해란 무엇일까?
Chemical lab: 전해질 수용액의 전기 분해 | 실험 결과: 두 나무꾼이 쇠도끼를 도금한 원리
Chemical Story 화학의 세계를 빛낸 과학자들
- 영광의 그 이름, 노벨 화학상

사람이 살아가는 데 꼭 필요한 ‘물’. 영어로는 ‘water(워터)’, 일본어로는 ‘みず(미즈)’, 독일어로는 ‘Wasser(바써)’, 중국어로는 ‘水(shui, 쒀이)’로 나라마다 물을 표현하는 언어가 서로 다른데요. 그렇다면 전 세계를 통틀어 물을 뜻하는 언어의 종류는 몇 가지나 될까요? 지구상에 수천, 수만 가지의 언어가 존재하는 만큼 물을 뜻하는 언어도 굉장히 많을 텐데요. 자, 그럼 물을 화학식으로 표현해보겠습니다. 물을 표현하는 화학식은 유일무이(唯一無二)의 한 단어, ‘H2O’뿐이랍니다. 그렇기 때문에 앞서 말한 것과 같이 화학식을 통해 전 지구인이 하나의 언어로 사물에 대해 말하고, 공감할 수 있는 것이죠. 이래도 화학식이 난감 그 자체인가요? 화학식을 ‘물질의 세계를 다루는 새로운 언어’라고 생각해보세요. 그 언어를 습득하는 과정을 화학이라고 여긴다면 한결 가벼운 마음으로 화학의 문을 열 수 있을 것입니다.

1869년, 러시아의 멘델레예프(Dmitri lvanovich Mendeleev, 1834~1907)는 상트페테르부르크 대학에서 교수 생활을 하며 화학 교과서 『화학의 원리』를 집필했습니다. 그는 교과서를 쓰는 동안 화학 원소들 간의 관계를 연구하고자 노력했는데요. 당시 알려져 있던 63개의 원소를 각각 한 장의 카드로 만들고, 원자가(原子價)14 등 그 원자에 대해 필요한 정보를 함께 적어두었습니다. 그는 카드를 원소의 성질에 따라 나열해보기도 했답니다. 그러던 어느 날, 낮잠을 자던 멘델레예프는 문득 “원자량 순서대로 카드를 나열하면 논리적이지 않을까?” 하는 아이디어를 떠올렸습니다 원자량은 ‘원자의 부피’와 원자 속에 있는 ‘양성자’, 그리고 ‘전자의 수’와 관계가 있기 때문이었죠. 멘델레예프는 원자량 순서대로 카드를 나열하면서 인상적인 점을 발견하게 됩니다. 그는 원자를 원자량 순서대로 왼쪽 위에서부터 아래로 늘어놓으며 성질이 비슷한 원소를 바로 옆줄에 오도록 배열했는데요. 무리하게 꿰어 맞추지 않고, 유사한 성질을 나타내는 원소가 없는 경우에는 그 자리를 쿨 하게 빈칸으로 내버려두었습니다.

이번에는 보일 법칙을 이용하여 ‘왕 초코파이’를 만들어보도록 하겠습니다. 부엌에서 사용하는 진공 용기에 초코파이를 넣고 펌프를 이용해 용기 내 압력을 낮추는 실험입니다.
초코파이 가운데 있는 마시멜로우 속에는 많은 공기 입자들이 존재하는데요(A). 진공 펌프를 이용해 용기 속 압력을 감소시키면 마시멜로우 속 공기의 부피가 증가하겠죠?(B) 따라서 마시멜로우가 커다랗게 부풀어 오르면서 초코파이는 예전 모습을 잃고 왕 초코파이가 됩니다(C). 이때 진공 장치의 압력을 조절하여 다시 공기를 주입하면 초코파이에 가해지는 압력이 증가하여 마시멜로우의 부피가 감소하면서 파이 속으로 그 자취를 감추게 됩니다(D).