물 한 방울로 끝내는 화학 공부

발간사

1. 깨끗하지만 순수하지만은 않은 존재, 물_박종호
물은 실제로는 순수하지 않다 | 만약 그때 정수기가 있었다면 | 산성과 염기성이라는 필터로 물을 다시 보다 | 물은 의외로 많은 것을 알려준다

2. 생각보다 까다로운 물질, 물_최정모
물 분자를 만들어보자 | 얼음을 만들어보자 | 가벼운 물과 무거운 물이 따로 있다? | 물은 영하에서도 얼지 않고 흐를 수 있다

3. 조화와 공존의 매개체, 물_이지연
디카페인 커피에는 정말 카페인이 없을까 | 약은 물과 함께 드세요! | 염료는 물을 만나 색깔을 남긴다 | 물은 가장 근본적인 화학적 인프라다

4. 쓸모없기도 쓸모 있기도 한 용매, 물_정병혁
물은 제거돼야만 한다 | 물을 무시하면 반드시 사고가 일어난다 | 물을 제거하는 기술로 실험실을 안전하게 | 그럼에도 물은 쓸모 있다

5. 생명 활동의 무대이자 연출자, 물_이준석
물은 세포의 균형을 잡아주고 몸의 산도를 유지시킨다 | 물은 몸의 온도를 조절하고 에너지를 만든다 | 물의 놀라운 메커니즘, 자기 조립 | 물은 생명의 본질을 결정한다

6. 에너지를 가득 담은 보물창고, 물_김정민
수돗물 한 컵에는 얼마나 많은 에너지가 숨어있을까 | 물이 흐르는 곳에 에너지가 있다 | 물이 흐르면 전기가 생성된다? | 물의 화학적 에너지로 전기를 만들다 | 깨끗한 물 없이는 에너지를 얻을 수 없다

7. 지구를 지구답게 하는 증거, 물_장홍제
물은 어디서 왔을까 | 물에서 물 아닌 것이 분리되며 생명이 시작되다 | 물의 흔적으로 지구를 읽는다면 | 물이 사라지면 무엇이 남을까 | 물로 이 우주 어딘가의 생명을 탐색하다

8. 맛있게 먹게 해주는 재료이자 요리사, 물_윤홍석
우리는 매일 물을 끓이지만 잘 알지 못한다 | 물은 열을 어떻게 다룰까 | 미네랄과 경도가 물맛을 결정한다 | 산염기 반응이 음식의 색과 질감을 바꾼다 | 물이 끓을 때 화학의 매력도 솟아난다

참고 문헌
도판 출처

“지난 2000년 미국 유타주의 솔트레이크시티 외곽 지역에서 한 여성의 시신이 발견됐습니다. 시신은 거의 부패돼 뼈 일부와 금발의 머리카락 정도만 남아있었으며, 피해자의 신원을 알아낼 수 있는 신분증이나 다른 소지품도 없었습니다. 그래서 오랫동안 이 피해자가 누구인지조차 알아낼 수 없었습니다. 경찰은 2008년에야 산소의 동위원소비를 분석하는 새로운 방법을 알게 됐고, 과학수사 팀에 피해자의 머리카락 분석을 의뢰했습니다. 과학수사 팀에서는 피해자의 머리카락을 일주일 동안 자란 만큼의 길이대로 잘게 자른 다음 그 부분의 산소 동위원소비를 분석했고, 그 결과를 바탕으로 피해자가 주간 단위로 어느 지역의 물을 마시며 생활했는지를 재구성할 수 있었습니다. 경찰은 피해자가 미국 북서부 태평양 지역에서 이주해왔다고 결론 내렸고, 결국 2012년에 시애틀의 실종자 중에서 피해자의 신원을 확인할 수 있었습니다. 물론 아직 범인을 잡지는 못했지만, 아무 단서도 없었던 피해자가 누구인지 밝혀낼 수 있었던 것은 물에서 유래한 산소의 동위원소 분석 덕분이었습니다.”
- 〈1. 깨끗하지만 순수하지만은 않은 존재, 물〉

“과학자들은 조심스럽게 온도를 낮춰가며 과냉각 현상이 어느 온도까지 가능한지 실험해봤습니다. 물은 –41℃까지도 액체로 존재하는 것이 가능했습니다. 아무리 조심스럽게 실험해도 –41℃가 넘어가면 무조건 얼음으로 변해버렸죠. 그러면 –41℃ 이하의 온도에서는 항상 결정 구조를 갖는 얼음으로만 존재하는 걸까요? 과학자들은 레이저를 이용해 짧은 시간 안에 냉각시키는 실험 기법을 개발해 액체 물을 순식간에 아주 낮은 온도로 낮춰봤습니다. 그랬더니 흥미롭게도 –123℃ 미만의 매우 낮은 온도에서는 여전히 액체와 같은 모습이 유지되는 것을 발견했습니다. –41℃와 –123℃ 사이의 온도에서는 어떻게 해도 얼음 결정 외에는 얻을 수 없어서 이 구간을 가리켜 ‘no man’s land’, 즉 ‘인간이 도달할 수 없는 영역’이라고 부릅니다.”
- 〈2. 생각보다 까다로운 물질, 물〉

“결국 가수분해 반응은 단순히 결합을 분해하는 것 이상의 중요한 의미를 지닙니다. 물은 이 과정에서 분자의 구조를 바꾸고 성질을 전환하며 새로운 기능을 갖게 하는 데 직접 관여하는 반응성 분자입니다. 그러므로 물을 단순히 용매로만 생각하면 유기화학을 공부하는 데 있어 큰 오해가 발생할 수 있습니다. 가수분해는 물이 화학의 배우로서 가장 두드러지게 등장하는 사례 가운데 하나입니다. 이를 통해 우리는 물이라는 분자가 화학반응 속에서 유기화합물과 어우러지면서 얼마나 능동적으로 작동하는지를 실감할 수 있습니다.”
- 〈3. 조화와 공존의 매개체, 물〉