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일상생활 속에 숨어 있는 화학의 수수께끼를 해결해보자!

우리는 물질에 둘러싸여 생활하고 있다. 물질들은 변한다. 물은 얼어 고체가 되기도 하고, 수증기가 되어 기체가 되기도 한다. 오랫동안 안 쓰던 칼에는 빨간 녹이 슬고, 가스레인지를 켜면 가스가 불에 타 빨갛게 파랗게 빛나며 뜨거워진다. 이런 물질의 변화는 모두 화학반응의 결과다. 이 책은 이와 같은 우리 주변의 물질과 그 변화를 재미있게, 이해하기 쉽게 해설해주고 있다. 이제껏 대수롭지 않게 봐왔던 물건과 현상이 어떻게 이루어져 있으며, 어떻게 변하는지 알게 될 것이다.

우리의 생활은 전부 화학으로 이루어져 있다!
알아두면 생활 속 지혜가 쑥쑥!
우리 주변에는 공기가 존재하고, 매일매일 물을 사용한다. 몸에는 옷을 걸치고, 눈앞에는 나무로 된 책상이, 그 위에는 플라스틱으로 뒤덮인 컴퓨터가, 손을 뻗으면 나무와 흑연으로 이루어진 연필이 있다. 식사 시간이면 도자기 그릇 위에 수많은 종류의 식품이 놓인다. 병에 걸리면 약을 먹는다. 이 모두가 바로 물질이고, 우리 자신 또한 물질의 일부다. 물질은 변한다. 액체인 물은 차게 식히면 고체인 얼음이 되고, 뜨겁게 데우면 기체인 수증기가 된다. 식칼은 녹이 슬고, 가스레인지에서는 가스가 불에 타 빨갛게 빛나며 뜨거워진다. 이처럼 물질은 변한다. 이는 모두 화학반응의 결과다.
우리 생활과 밀접한 물건 중에는 화학반응을 이용한 것들이 많다. 천을 하얗게 만들어주는 표백제, 기름때를 지울 때 사용하는 베이킹소다, 종이 기저귀 등 모두 화학반응을 이용한 제품들이다. 이렇다 보니 화학을 조금만 알면 생활에 도움이 된다. 예를 들어, 베이킹소다는 알칼리성이기 때문에 기름때, 피지, 옷에 묻은 얼룩 등 산성 얼룩을 제거하는 데 효과적이다. 반면 구연산은 산성이기 때문에 물 때 등 알칼리성 얼룩을 제거하는 데 효과적이다. 또 고기는 가열하면 질감이 서서히 변하는데, 60℃까지는 온도가 높아짐에 따라 점차 부드러워진다. 하지만 60℃가 넘으면 급격하게 단단해진다. 그리고 75℃가 넘으면 다시금 부드러워진다. 이것만 알아도 주방과 욕실을 청소하는 데 도움이 될 테고, 고기를 더 맛있게 요리할 수 있을 것이다.
이 책은 우리가 일상생활에서 자주 접하거나 어디선가 한 번은 들어봤을 법한 화학에 대해 다루고 있다. 이 책을 읽는 데는 어떠한 화학적 예비지식도 필요가 없다. 공부가 아니라 마음 편히 독서를 하듯이 읽다보면 우리를 둘러싸고 있는 물질들에 대해서 좀 더 깊이 이해할 수 있을 것이다.

이 책의 구성
‘제1장 생활의 화학’에서는 베이킹소다와 구연산이 어떻게 얼룩을 지우는지, 표백제가 천을 하얗게 만드는 원리, 종이 기저귀가 많은 양의 물을 흡수하는 원리 등 우리 주변에서 늘 접하는 물질들의 화학을 다루고 있다. ‘제2장 식탁의 화학’에서는 식품첨가물과 인공감미료가 무엇인지, 채소·곡물·고기의 조리 등 우리가 항상 섭취하는 물질들의 화학을 다룬다. ‘제3장 약과 독의 화학’에서는 항생물질, 마약, 독이 있는 식물·버섯·어패류·금속 등 우리가 자주 접하는 약과 독에 대해 설명한다. ‘제4장 공기의 화학’에서는 공기, 질소의 쓰임, 온실가스, 이산화탄소 등 늘 숨 쉬지만 잘 인식하지 못하고 있는 공기에 대해 말하고 있다. ‘제5장 물의 화학’에서는 산과 알칼리, 산성비, 용해도 등 물과 관련된 화학적 반응을 알아본다. ‘제6장 생명의 화학’에서는 세균과 바이러스, DNA, 광합성, 유전자 조작, 게놈 편집 등 생명 현상에 관한 내용을 다루고 있다. ‘제7장 폭발의 화학’에서는 폭죽, 다이너마이트, 폭약의 변천, 화재 등 아주 빠른 연소 작용을 설명한다. ‘제8장 금속의 화학’에서는 금속과 귀금속의 정의, 희소금속, 합금, 스테인리스 등 산업 전반에서 볼 수 있는 금속에 대해 설명하고 있다. ‘제9장 원자와 방사능의 화학’에서는 원자와 원자핵, 원자핵반응, 핵융합과 핵분열, 원자폭탄 등 모든 사물을 이루고 있는 원자를 다루고 있다. ‘제10장 에너지의 화학’에서는 메탄 하이드레이트, 셰일가스, 화석연료, 재생에너지, 태양전지 등 우리가 살아가는 데 없어서는 안 될 에너지에 대해 말하고 있다.

시작하며

제1장 ‘생활’의 화학
01 방수 스프레이는 어째서 위험할까?
02 화장실용 세제와 표백제는 어째서 ‘섞으면 위험’할까?
03 베이킹소다나 구연산은 어떻게 얼룩을 지울까?
04 표백제는 어떻게 천을 하얗게 만들까? 23
05 새집증후군이란 무엇일까?
06 플라스틱이란 무엇일까?
07 종이 기저귀는 어떻게 많은 물을 빨아들일까?
08 형태를 기억하는 브래지어는 어떤 구조일까?
09 다이아몬드는 정말로 숯과 똑같을까?

제2장 ‘식탁’의 화학
10 식품첨가물에는 어떤 것이 있을까?
11 인공감미료란 무엇일까?
12 발효식품이란 무엇일까?
13 술에는 어떤 종류가 있을까?
14 채소나 곡물은 조리하면 어떻게 변할까?
15 고기는 조리하면 어떻게 변할까?

제3장 ‘ 약과 독’의 화학
16 항생물질은 어디서 만들어질까?
17 각성제나 디자이너 드러그란 무엇일까?
18 어떤 식물에 독이 있을까?
19 어떤 버섯에 독이 있을까?
20 어떤 어패류에 독이 있을까?
21 어떤 금속에 독이 있을까?

제4장 ‘공기’의 화학
22 공기는 무엇으로 이루어져 있을까?
23 질소는 어디에 쓰일까?
24 기체 분자의 비행 속도는 얼마나 빠를까?
25 오존홀이란 무엇일까?
26 온실가스란 무엇일까?
27 석유가 타면 이산화탄소가 얼마나 발생할까?
28 드라이아이스에서 나오는 이산화탄소는 위험할까?

제5장 ‘물’의 화학
29 어째서 소금은 물에 녹는데 버터는 녹지 않을까?
30 금붕어는 왜 수면에서 입을 뻐끔거릴까?
31 워터오븐은 어떻게 물로 생선을 구울까?
32 콘크리트를 만들 때 사용한 물은 어떻게 될까?
33 산과 알칼리란 무엇일까?
34 산성비가 내리면 어째서 문제일까?

제6장 ‘생명’의 화학
35 세균과 바이러스도 생명체일까?
36 왜 식물의 성장에 빛이 필요할까?
37 DNA가 유전을 지배한다는 말이 사실일까?
38 유전자 조작 농산물이란 무엇일까?
39 게놈 편집이란 무엇일까?
40 단백질이 광우병의 원인일까?

제7장 ‘폭발’의 화학
41 불꽃놀이 폭죽은 어떤 구조일까?
42 광산에서는 어떤 폭약을 사용할까?
43 전쟁터에서는 어떤 폭약을 사용할까?
44 알루미늄 캔에 세제를 넣으면 폭발할까?
45 화재는 왜 폭발적으로 발생할까?
46 물이나 밀가루도 폭발할까?

제8장 ‘금속’의 화학
47 애초에 금속이란 무엇일까?
48 금속과 귀금속의 차이는 무엇일까?
49 ‘18K’란 무엇일까?
50 희소금속이란 무엇일까?
51 금속을 섞은 합금이란 무엇일까?
52 어째서 스테인리스는 녹이 슬지 않을까?
53 금속이 불에 타면 어떤 일이 벌어질까?

제9장 ‘원자와 방사능’의 화학
54 원자와 원자핵은 무엇일까?
55 원자의 종류는 얼마나 될까?
56 원자핵반응이란 무엇일까?
57 핵융합과 핵분열의 차이는 무엇일까?
58 우라늄 농축이란 무엇일까?
59 원자폭탄과 원자로의 차이는 무엇일까?
60 원자력발전은 어떻게 전기를 만들어낼까?
61 방사능과 방사선의 차이는 무엇일까?

제10장 ‘에너지’의 화학
62 메탄 하이드레이트란 무엇일까?
63 왜 셰일가스는 환경 문제를 일으킬까?
64 화석연료에는 어떤 것이 있을까?
65 재생에너지란 무엇일까?
66 태양전지는 어떻게 전기를 만들어낼까?
67 수소연료전지는 어떻게 전기를 만들어낼까?

참고문헌

얼룩에는 본래 ‘산성 얼룩’과 ‘알칼리성 얼룩’이 있다. 산성 얼룩으로는 기름때, 피지, 음식물쓰레기, 의류의 얼룩, 체취 등이 있으며, 알칼리성 얼룩으로는 화장실에 생긴 때 등이 대표적이다. 산성 얼룩에 알칼리성 세제를 사용하면 얼룩을 중화시켜 수용성으로 바꾸어주므로 쉽게 지워지게 된다. 게다가 베이킹소다는 입자가 단단하므로 연마 효과도 기대할 수 있다. 한편, 구연산은 주로 물때에 효과적이다. 욕실 거울에 낀 얼룩은 칼슘 등의 금속으로, 산의 COOH 원자단이 이 금속을 붙잡아서 떼어내준다.
_03 베이킹소다나 구연산은 어떻게 얼룩을 지울까?

고기를 가열하면 질감이 서서히 변한다. 그 양상은 다음 페이지의 그래프에 나타나 있다. 그래프를 보면 알 수 있듯이 60℃까지는 온도가 높아짐에 따라 점차 부드러워진다. 하지만 60℃가 넘으면 급격하게 단단해진다. 그리고 75℃가 넘으면 다시금 부드러워진다. 이렇듯 고기의 질감이 신기하게 변하는 이유는 근육을 구성하는 3종류의 단백질인 콜라겐, 근원섬유 단백질, 근장 단백질이 열 변성을 일으키는 온도가 저마다 미묘하게 다르기 때문이다.
_15 고기는 조리하면 어떻게 변할까?

연필에 1다스라는 단위가 있듯이 분자에는 1몰(mol)이라는 단위가 있다. 1다스는 12개지만 1몰은 무려 6×1023개나 된다. 1몰의 분자는 무게가 분자량(에 g를 붙인 것)과 동일하다는 사실이 알려진 바 있다. 그리고 1몰의 기체는 부피가 ‘기체의 종류와 무관하게’ 1기압 0℃에서 22.4L라는 사실이 알려져 있다. 어째서 기체의 부피는 기체의 종류와 무관한 것일까.
_24 기체 분자의 비행 속도는 얼마나 빠를까?

불꽃놀이란 화약의 예술이다. 불꽃놀이에서 폭죽을 쏘아 올리는 것도, 하늘에 불꽃을 수놓는 것도 모두 화약이다. 화약에는 종류가 다양하지만 폭발을 일으키는 화학물질을 화약이라 보아도 무방하다. 화약에 따른 폭발은 연소의 일종으로, 매우 빠른 연소라고 볼 수 있다. 그리고 연소에는 연료와 산소가 필요하다. 과거 조총의 발사약 등에 사용되었던 전통 화약이 바로 흑색화약이다. 이 흑색화약은 목탄 가루인 탄소 C, 황 S, 그리고 초석(질산칼륨)KNO3의 혼합물이다. 목탄 가루 때문에 분말 전체가 검은색을 띠고 있으므로 흑색화약이라 한다. 여기서 목탄과 황은 연료에 해당한다.
_41 불꽃놀이 폭죽은 어떤 구조일까?

금의 순도를 나타내는 기호는 K다. K는 캐럿이라 읽는데, 보석의 무게를 나타내는 기호인 Ct(1Ct＝0.2g)와 발음이 같다. 순금을 24K로 보고, 표시는 분모가 24인 분수의 분자로 나타낸다. 따라서 18K 금의 순도는 24분의 18이니 75%가 된다.
_49 ‘18K’란 무엇일까?