파도파도 재밌고 까도까도 유익한 원소 이야기

머릿말 004
원소 주기율표 010

Chapter 01 원소의 기초를 이해해 봅시다!
01 원소의 근원이 ‘물’이었다고요? 014
02 원자란 과연 무엇일까요? 018
03 원자는 어떻게 구별할 수 있을까요? 021
04 홑원소 물질과 화합물의 차이 025
05 주기율표의 구조와 예측된 원소 029
06 원소의 8할 이상은 ‘금속’이다 036
07 비활성 기체의 전자 배치와 화학 결합 042
08 원소는 언제 발견되었을까요? 048
09 인공 원소는 어떻게 만들 수 있을까요? 052

Chapter 02 ‘우주와 지구’를 구성하는 원소
10 가장 먼저 탄생한 원소는 무엇일까요? 056
11 지구의 표면은 무엇으로 구성되어 있을까요? 060
12 지구의 내부는 어떻게 구성되어 있을까요? 064
13 바닷물과 인체의 성분이 비슷하다고요? 067
14 공기는 어떤 원소로 구성되어 있을까요? 070
15 식물은 어떤 원소로 구성되어 있을까요? 074
16 인체는 어떤 원소로 구성되어 있을까요? 078

Chapter 03 ‘인류의 역사’와 함께 한 원소
17 ‘불’의 활용과 탄소?황의 발견 082
18 찬란한 광채로 인류를 매료하는 금과 은 085
19 연금술과 독성에 농락당한 수은과 금 089
20 문명의 발달과 함께한 구리와 주석 093
21 풍요로운 현대 사회를 이룩한 철 097

Chapter 04 ‘사고 및 사건’에서 발견하는 원소
22 가정에서 독가스가 발생할 수 있을까요? ‘염소 가스’ 104
23 ‘사린’의 원료는 무엇일까요? ‘유기 인 화합물’ 109
24 체내에 존재하지만 독이 될 수도 있는 ‘비소’ 112
25 비소가 없었던 시대의 독의 부산물 ‘탈륨’ 116
26 공해로 사람들을 위험에 빠뜨린 맹독 ‘유기 수은’ 119
27 칼슘 흡수를 방해하는 ‘카드뮴’ 123

Chapter 05 ‘부엌과 식탁’에 존재하는 원소
28 수돗물에는 어떤 원소가 들어 있을까요? 128
29 삼대 영양소에는 어떤 원소가 포함될까요? 132
30 비타민이나 미네랄에는 어떤 원소가 들어 있을까요? 137
31 조미료는 어떤 원소로 구성되어 있을까요? 141
32 찻잔이나 밥그릇은 무엇으로 만들어졌을까요? 146
33 파인 세라믹스란 무엇일까요? 149
34 유리는 어떤 원소로 구성되어 있을까요? 152
35 플라스틱과 종이가 친척 관계라고요? 155

Chapter 06 ‘빛과 색’으로 볼 수 있는 원소
36 형광등 끝부분이 검게 변하는 이유는 무엇일까요? 160
37 LED는 형광등과 어떻게 다를까요? 164
38 네온사인은 어떤 원리로 빛을 낼까요? 168
39 야광 도료는 어떤 원리로 빛을 내는 걸까요? 170
40 화약의 색깔은 어떻게 만들어지는 것일까요? 172
41 루비와 사파이어는 같은 보석일까요? 176
42 문어와 오징어의 피는 왜 푸른색일까요? 179
43 색깔은 어떤 원소로 구성되어 있을까요? 182

Chapter 07 ‘쾌적한 생활’에서 찾아보는 원소
44 전선에는 구리를 사용하는데, 고압송전선에는 무엇을 사용할까요? 186
45 건전지는 어떻게 전기를 만들어낼까요? 190
46 리튬 이온 이차전지는 어떤 것일까요? 194
47 액정이나 유기 EL의 원소는 무엇일까요? 197
48 자동차 배기가스는 어떻게 정화하는 걸까요? 201

Chapter 08 ‘첨단 기술’ 속의 원소
49 ‘희소 금속’이란 무엇일까요? 206
50 ‘도시 광산‘을 파헤치다 210
51 반지에서부터 암 치료에까지 사용되는 ‘백금’ 213
52 로켓이나 원자로에 반드시 있어야 하는 ‘베릴륨’ 216
53 수소 가스를 모으는 ‘란타넘’ 218
54 강력한 자석을 만드는 ‘네오디뮴과 나이오븀’ 220
55 영상 디스플레이를 만드는 ‘인듐’ 222
56 다양한 종류의 강철을 만드는 오대 원소 224
57 방대한 열을 생성하는 원소와 제어하는 원소 228
58 옛날부터 인류와 함께 있어온 원소와 앞으로의 전망 232

맺음말 235
참고문헌 238

요즘 많은 가정용 세제나 표백제에 ‘혼합 금지’라는 문구가 붙어 있는 것을 볼 수 있습니다. 이 문구를 붙이게 된 것은 염소 가스 발생으로 인한 사고가 계기가 되었습니다. 1987년 12월에 일본 도쿠시마현의 한 주부가 화장실에서 산성 세제(염산 함유)를 가지고 청소를 하고 있었습니다. 그런데 화장실의 오염을 더 깨끗하게 제거하려고 여기에 염소계 표백제(하이포 염소산나트륨 함유)를 사용하자 염소 가스가 발생했습니다. 좁은 화장실이었기 때문에 염소 농도가 급격히 상승했고, 급성 중독으로 사망에 이르렀습니다. 이 사고를 바탕으로 일본의 가정용품 품질 표시법에서는 1988년부터 ‘혼합 금지’ 문구를 부착하는 것이 의무화되었습니다. 그러나 그 후에도 비슷한 사고가 계속 이어지고 있습니다.
_가정에서 독가스가 발생할 수 있을까요? ‘염소 가스’

보석은 ‘구조를 구성하는 원소’와 ‘색상을 내는 원소’로 나누어 생각하면 이해하기가 쉽습니다. 구조를 구성하는 원소가 같더라도 색상을 내는 원소가 다르다면(다시 말해 외관이 크게 다르다면) 이 둘은 다른 보석이라고 간주됩니다. 많은 경우 색상은 불순물로 혼합되는 금속 원소에 의해 결정됩니다. 그러나 색을 내는 원소가 없는 보석도 있습니다. 다이아몬드가 바로 전형적인 예시이며, 구조를 구성하는 원소는 탄소이지 만 불순물을 포함하고 있지 않기 때문에 무색입니다.
_루비와 사파이어는 같은 보석일까요?

탈륨을 사용한 독살 사건으로 유명한 것은 영국에서 발생한 그레이엄 영의 연속 독살 사건(1961~1971)입니다. 일본에서도 탈륨을 사용한 독살 사건이 몇 차례 발생했습니다. 가장 최근에 발생한 것은 1991년에 도쿄 대학의 국가 공무원이 동료를 살해한 사건입니다. 연구를 할 때 항균제로 사용했던 아세트산 탈륨을 이용해 독살했습니다. 또한 2005년에 여자 고등학생이 일으킨 독살 미수 사건은 후에 영화로도 만들어졌습니다.
이렇게 탈륨은 무서운 원소이지만, 1969년에 해독제를 발견했습니다. 바로 ‘프러시안블루’라고 하는 물질입니다. 이 물질은 칼륨을 포함하고 있는데, 이 물질에 탈륨이 접근하면(성질이 비슷하기 때문에) 프러시안블루의 칼륨이 탈륨과 교체됩니다. 탈륨을 함유한 프러시안블루는 몸에서 그대로 배출되어 해독 작용을 하는 원리입니다. 탈륨의 ‘위장 침입’을 역이용하는 멋진 원리로, 치사량의 탈륨을 섭취한 사람의 경우에도 2주일 정도면 나을 수 있을 정도로 효과를 발휘합니다.
_비소가 없었던 시대의 독의 부산물 ‘탈륨’