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화학의 개념을 알기 쉽게 설명하고, 그 속에 숨은 화학 현상을 전한다!

화학의 기본 개념들은 추상적이라 머릿속에서 이해하기가 쉽지 않다. 유난히 화학공부가 어렵게 느껴지는 이유다. 일상에서 쉽게 관찰할 수 있는 현상과 교과서에 실린 기초 화학 실험 등 이 책에서 다루는 내용은 좀 더 재미나고 쉬운 화학의 세계로 독자들을 초대할 것이다. 이렇게 화학의 새로운 사실을 배워가는 동시에 ‘학문의 즐거움’까지도 느낄 수 있어 화학뿐만 아니라 기초과학으로까지 관심의 저변을 넓히는 좋은 기회가 될 것이다.

“화학은 재미있다! 이것이 이 책을 쓴 단 하나의 이유다.”
30년 간 다양한 실험과 연구로 ‘재미있는 화학’을 가르쳐온,
저명한 과학교육전문가가 말하는 화학공부의 즐거움

대다수의 학생들이 화학을 가장 어려운 과목이라고 생각하고 어떻게 공부해야 할지 막연해하곤 한다. 화학용어도 낯설고, 화학 반응식은 눈에 익지 않아 버겁다. 게다가 기본 개념들은 쉽게 이해되지 않아 화학에 대한 흥미도 점점 떨어지기 시작한다. 이렇게 화학과 멀어지는 중고생들을 위해 일상에서 만나는 다양한 소재들을 바탕으로 과학을 좀 더 친근하게 느끼고 즐겁게 배울 수 있는 책이 출간되었다.
“화학은 재미있다! 이것이 이 책을 쓴 단 하나의 이유다.”라고 머리말에서 밝힌 저자는, 30여 년간 교단과 강단에서 화학에 흥미를 느끼지 못하는 학생들을 지켜보며 화학이 얼마나 신기하고 흥미진진한 학문인지, 더 나아가 신비와 드라마로 가득한 자연의 비밀을 밝히는 과학이 얼마나 감동적인 학문인지를 알려주고 싶었다. 그래서 그는 다양한 실험과 생활 속에서 발견한 흥미로운 화학적 지식들을 이 한 권의 책으로 완성시켰다.

이 책에는 우리가 흔히 볼 수 있는 페트병과 드라이아이스가 어떤 화학적인 성질 때문에 폭발로 이어지는지, 다이아몬드를 이용해 어떻게 송이버섯을 구워먹을 수 있는지, 즐겨먹는 달고나가 어떤 화학적 변화를 거쳐 완성되는지 등 일상생활과 실험실에서 접할 수 있는 소재들로 가득하다. 이 책을 읽고 나면 여러 가지 화학실험을 직접 해보고 싶을 정도로 적극적인 호기심을 갖게 되고, 일상의 모든 현상들에 대해 끊임없는 물음표를 가지게 될 것이라고 저자는 말한다. 또 이렇게 체득한 화학의 본질적이고 기본적인 지식은 새로운 세계를 바라보는 인식의 폭을 넓혀줄 것이라고 확신한다.
화학의 기본 지식을 바탕으로 여러 과학 실험과 스릴 넘치는 화학 이야기들을 접목시켜 학교에서 배우지 못한 새로운 사실들을 알게 되고, 미처 깨닫지 못한 화학공부의 즐거움을 이 책을 통해 맛보게 될 것이다. 또 이 책으로 과학공부에서 너무도 멀어져간 학생들이 감동적인 과학, 마음이 풍요로워지는 과학을 느낄 수 있기를 바라는 저자의 마음이 재미있는 화학실험의 예시나 직접 체험한 이야기 등 책 곳곳에 고스란히 담겨 있다.

화학과 놀다, 화학을 공부하다!
추상적이고 실감나지 않았던 화학의 기본개념들,
일상 속 다양한 현상과 실험을 통해 재미있게 배운다!

화학의 기본 개념들은 추상적이라 머릿속에서 이해하기가 쉽지 않다. 유난히 화학공부가 어렵게 느껴지는 이유다. 일상에서 쉽게 관찰할 수 있는 현상과 교과서에 실린 기초 화학 실험 등 이 책에서 다루는 내용은 좀 더 재미나고 쉬운 화학의 세계로 독자들을 초대할 것이다. 이렇게 화학의 새로운 사실을 배워가는 동시에 ‘학문의 즐거움’까지도 느낄 수 있어 화학뿐만 아니라 기초과학으로까지 관심의 저변을 넓히는 좋은 기회가 될 것이다.
다이너마이트로 가공되면 무시무시한 폭발력을 자랑하는 니트로글리세린이 심근경색이나 협심증 환자를 살릴 수 있다는 사실, 눈에 보이지 않는 작은 구멍과 막을 통해서 소금기가 스며들어 껍질 안 깐 삶은 달걀이 짭짤해지는 것, 공기 중에 포함된 물질을 가공해서 비료로 만드는 과정 등을 통해 추상적인 화학의 개념을 알기 쉽게 설명하고 그 속에 숨은 화학 현상을 전한다. 또 책 곳곳에 숨겨진 재치 있는 일러스트레이션과 캐릭터들은 화학을 친근하게 느끼는 데 도움을 준다.

화학은 교실 안에서만 쓸모 있는 학문이 아니라, 우리 생활과도 밀접한 학문이다!
알수록 놀랍고 배울수록 흥미로운 화학으로 가득 찬 세상

저자는 이 책을 통해 학교에서 배우는 과학은 우리 주변에 넘쳐나는 사건과 현상을 ‘과학의 눈’으로 살펴보고 싶다는 호기심을 자극하지 못한다고 이야기한다. 여기서 말하는 과학의 눈이란 과학적인 지식을 가지고 세상의 현상을 바라보는 것을 말한다. 지금의 과학교육이 자연과학의 사실과 개념, 법칙의 단편을 모아놓은 데 불과하기 때문에 암기 위주의 수업이 될 수밖에 없는 현실과, 화학을 가르치면서 ‘화학의 재미나 우리의 삶과 화학의 깊은 관계’에 대해서는 이야기하지 않는다고 지적하며 화학을 어떻게 가르치는 것이 좋은지 자신의 생각을 다음과 같이 밝히고 있다.
“나는 ‘물질의 성질과 변화를 이야기하는 화학’이라는 학문의 지적인 즐거움과 함께 화학의 이론 및 실험이 우리의 생활이나 사회와 폭넓게 연결되어 있음을 실감나게 가르쳐야 한다고 생각한다. 예를 들어 화학 변화를 배울 때 탄산수소나트륨의 분해를 이용하는 달고나를 만드는 실험을 해보는 것이다. 이런 실험을 통해 화학이 교실 안에만 쓸모가 있는 학문이 아니라 좀 더 우리 생활과 밀접한 학문임을 전하려고 의식적으로 노력해왔다.”
이렇게 과학교육의 한계를 극복하기 위해 노력하고 고민하자는 메시지도 담겨 있어 새로운 방향의 과학교육을 고민하는 교사들과, 화학을 어려워하는 중고등학생들, 더 나아가 화학을 어려워하는 자녀를 둔 학부모들에게 화학에 대한 흥미를 유발시키는 동시에 화학 입문서로서 이보다 더 좋은 책은 찾아보기 힘들 것이다.

감수의 글
머리말

1장_위험천만하고 스릴 넘치는 화학 이야기
콜라와 생수의 페트병은 어떻게 다를까 / 화학은 폭발이다 / 가스 폭발이 일어나는 이유 / 노벨은 다이너마이트를 왜 발명했을까 / 물질이 타는 필요한 세 가지 조건 / 다이아몬드 불로 송이버섯을 구워 먹는다? / 죽음의 가스, 일산화탄소

2장_밤 새워 읽고 싶어지는 재미있는 화학 이야기
독극물의 대표, 청산 화합물과 비소 / 물을 하루에 얼마나 마셔야 할까 / 간장을 한꺼번에 들이마시면 어떻게 될까 / 무서운 생물독을 지닌 살무사와 왜문어 / 독가스를 개발하다-유대인 화학자 하버의 슬픈 생애 / 콜라를 마시면 정말 치아나 뼈가 녹을까 / ‘온천’과 ‘입욕’을 둘러싼 진실과 거짓 / 알칼리성 식품은 정말 몸에 좋을까

3장_나도 모르게 실험해보고 싶어지는 화학
은색 색종이에는 전기가 흐를까 / 칼슘은 무슨 색일까 / 케이크에 장식하는 은색 알갱이의 정체 / 물질을 태우고 나면 남는 것은 재뿐일까 / 산이란 무엇일까, 알칼리란 무엇일까 / 왜 홍차에 레몬을 넣으면 색이 변할까 / 통조림 귤의 알맹이는 어떻게 한 알씩 분리될까 / 식초로 껍질을 녹인 ‘달걀 탱탱볼’ / 세탁용 풀로 ‘슬라임’을 만들어보자 / 달고나에 숨어 있는 화학 원리 / 고무의 변신은 어디까지? / 다른 고체는 가라앉는데, 얼음은 왜 물에 뜰까

맺음말

심장에 산소나 영양을 운반하는 관상동맥의 흐름이 나빠지거나 심장 근육에 산소가 부족해 생기는 병을 허혈성 심질환이라고 한다. 대표적인 허혈성 심질환으로는 협심증과 심근경색이 있는데, 협심증 발작이 일어났을 때나 일어나려고 할 때 니트로글리세린이 들어 있는 설하정제를 사용하면 효과가 있다. 협심증을 앓고 있던 니트로글리세린 제조 공장의 직원이 공장에서는 발작이 일어나지 않는다는 데서 그 효과를 발견했다고 한다. 니트로글리세린이 협심증 발작에 효과가 있는 이유는 몸속에서 분해되면서 생기는 일산화질소가 혈관을 확장하는 작용을 하기 때문이다. 이 메커니즘을 발견한 미국의 로버트 퍼치고트(Robert F. Furchgott) 등은 1998년 노벨 생리의학상을 받았다. 물론 니트로글리세린 정제는 첨가제를 넣어 폭발하지 않도록 가공하므로 그 정제를 가지고 있는 사람 곁에 있다고 해서 위험할 일은 없다.
(/ '다이너마이트의 주원료 니트로글리세린이 심장을 구하다' 중에서)

역의 매점 등에서 파는 삶은 달걀을 먹으면 신기하게도 소금 간이 되어 있다. ‘어떻게 소금 간을 한 거지? 어딘가에 구멍을 뚫은 다음에 소금물로 삶는 건가?’라고 생각하며 껍질을 열심히 살펴봐도 구멍은 뚫려 있지 않다. 도대체 어떤 방법으로 껍데기를 깨지 않고 달걀에 소금 간을 하는 것일까?
사실 달걀에는 눈으로 봐서는 알 수 없는 작은 구멍이 뚫려 있다. 달걀도 살아 있으므로 호흡을 한다. 그래서 기체가 드나드는 구멍이 뚫려 있다. 달걀이 오래되면 가벼워지거나 썩는데, 이는 그 구멍을 통해 수분이 증발해 빠져나가거나 세균 또는 곰팡이가 들어오기 때문이다. 그 구멍을 ‘기공(氣孔)’이라고 부른다. 좀 더 안쪽으로 들어가면 성긴 반투막인 난각막이 있다. 소금이 껍질의 기공과 난각막을 통과할 수 있다면 달걀에 맛이 스며든다는 말이다.
(/ '삶은 달걀에 어떻게 소금 간을 할까' 중에서)

매실 장아찌나 레몬은 시큼한데도 ‘알칼리성 식품’이라고 한다. 그러나 매실도 레몬도 리트머스 시험지 등으로 산성, 알칼리성을 살펴보면 명백히 ‘산성’을 나타낸다. 그렇게 보면 알칼리성 식품이라는 것이 그 식품 자체가 알칼리성임을 의미하지는 않는 듯하다.
사실은 식품을 태워서 생긴 재가 알칼리성이면 알칼리성 식품이라고 한다. 태우고 남은 재가 산성이면 산성 식품이 된다. 매실이나 레몬이 시큼한 것은 구연산이라는 유기산 때문인데, 구연산은 탄소와 수소, 산소로 구성되어 있으므로 태우면 이산화탄소와 물이 된다. 한편 태워서 생긴 재가 알칼리성을 나타내는 이유는 성분에 칼륨이 많이 들어 있어서 탄산칼륨이라는 알칼리성 물질을 만들기 때문이다. 그밖에 채소나 과일, 콩, 우유 등도 알칼리성 식품이다. 이런 식품에는 칼륨 외에 칼슘이나 마그네슘 등 알칼리성 물질을 만드는 원소가 많이 들어 있다. 한편 황산이나 인은 태우면 이산화황산(아황산가스)이나 십산화사인(물에 녹이면 인산)이 된다. 따라서 원소로서 황산이나 인이 많이 들어 있는 식품은 산성 식품이 된다. 예를 들면 쌀과 밀 같은 곡류나 육류, 생선, 달걀 등이 산성 식품이다.
(/ '산성과 알칼리성은 어떻게 구분할까' 중에서)