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도영실 저
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자음과모음
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2022년 10월 17일
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- 청소년 수학/과학 top100 15주
- eBook
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저자 소개 (1명)
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원소는 더 이상 다른 물질로 쪼개지지 않는 순수한 물질을 구성하고 있는 기본 성분입니다. 그리고 현재까지 알려진 원소의 종류는 118가지예요. 이 중 90여 가지는 자연적으로 만들어진 것이고, 나머지는 인공적으로 만들어진 원소랍니다. 원소를 실험실에서 인공적으로 만들어 낼 수 있다니, 참 놀랍죠?
그렇다면 우리가 매일 먹고 마시는 물은 원소일까요, 아니면 서로 다른 원소가 모여 만든 화합물일까요? 물을 전기 분해하면 수소(H) 원소와 산소(O) 원소로 분리됩니다. ‘물’이라는 물질로 존재하던 수소와 산소 사이의 결합이 깨졌기 때문입니다. 결국 물은 더 이상 분해할 수 없는 원소가 아니에요. 수소와 산소, 두 원소가 만든 화합물입니다.
주기율표에는 수소와 산소처럼 더 이상 다른 물질로 분해되지 않는 원소가 살고 있습니다.
--- p.16~17
양(+)전하를 띤 원자핵과 음(-)전하를 띤 전자 사이에는 서로 끌어당기는 힘이 작용합니다. 이때, 전자가 원자핵을 당기는 힘보다 원자핵이 전자를 당기는 힘이 더 큽니다. 원자핵의 질량이 훨씬 무겁기 때문이에요. 그런데 전자는 왜 원자핵 속으로 빨려 들어가지 않을까요? 어떻게 원자핵 주위를 계속해서 돌 수 있을까요? 1913년 덴마크의 물리학자 닐스 보어(Niels Bohr)의 원자 모형이 발표되면서 그 이유를 설명할 수 있게 되었습니다.
보어는 전자를 발견한 톰슨과 원자핵의 양성자를 발견한 러더퍼드와 함께 원자 구조를 연구했어요. 러더퍼드는 ‘톰슨의 원자 모형’의 뒤를 이어 ‘러더퍼드의 원자 모형’을 제안했습니다. 하지만 어떻게 전자가 원자핵으로 빨려 들어가지 않고 원자핵 주위를 돌 수 있는지 설명할 수 없었죠. 이를 설명하기 위해서 보어는 전자가 오직 특정한 움직임만 가질 수 있다고 가정했고, ‘보어의 원자 모형’을 제시했습니다.
보어의 원자 모형은 마치 태양계를 닮았어요. 태양계의 행성이 태양을 중심으로 움직이듯 보어의 원자 모형에서는 원자핵 주위를 전자가 원형 궤도를 그리며 돌고 있는 모습이거든요.
--- p.61~62
아마 과학 시간에 ‘알칼리’에 대해 배웠을 거예요. 빨간 리트머스 종이를 파랗게 변화시키는 실험을 기억하나요? 염기성 용액은 리트머스 종이를 파랗게 만들죠. 이처럼 알칼리는 염기성을 띠면서 물에 녹았을 때 산성을 중화시키는 물질입니다.
알칼리금속은 주기율표에서 가장 첫 번째 족에 해당하는 원소예요. 1족 출신의 알칼리금속 원소는 원자가전자의 수가 1입니다. 가장 바깥 전자껍질에 단 1개의 전자를 가지고 있어요. 개성이 강한 원소라고 할 수 있죠.
우리 주변에서 흔히 볼 수 있는 알칼리금속 원소에는 어떤 것들이 있을까요? 가장 대표적으로는 음식에서 찾아볼 수 있습니다. 음식을 만들 때 빠지지 않고 들어가는 것이 하나 있죠? 바로 소금입니다. 소금의 주성분은 염화소듐(NaCl)이라고도 부르는 알칼리금속 원소 화합물이에요. 소금을 구성하고 있는 소듐은 알칼리금속 원소랍니다. 주기율표를 살펴보면 1족 원소에 소듐이 속해 있는 것을 찾을 수 있죠.
--- p.107~108
사람들은 건강한 몸을 유지하기 위해 체중을 조절하기도 합니다. 흔히 다이어트라고 부르죠. 여러분은 다이어트를 해 본 적 있나요? 요즘은 여러 가지 이유로 한 번쯤은 다이어트를 하는 것 같아요. 그런데 원소도 다이어트를 한다면 믿을 수 있나요?
주기율표는 아래쪽으로 갈수록 원자 번호가 큰 원소가 위치해 있죠? 원자 번호는 원자핵이 가지고 있는 양성자 수라는 것을 이제 설명하지 않아도 잘 알고 있을 거예요. 즉, 주기율표의 아래쪽으로 갈수록 양성자 수가 많아지고, 당연히 부피도 무게도 크고 무거워집니다. 원자 번호가 커질수록 원자핵의 크기도 커지는 거예요. 그런데 원자핵이 크고 무거워지면 원소는 불안정해집니다. 다이어트를 해서 안정해지고 싶어 해요. 이때 ‘방사성 물질(방사선)’이 방출됩니다.
--- p.143~144
오늘날 우리가 편리하고 풍요로운 생활을 누릴 수 있는 건 지금까지 수많은 과학자가 인류의 삶을 개선하고자 노력한 결과입니다. 원소에 대한 이해와 과학 기술의 발전으로 그 어느 때보다 건강하고 편리한 삶을 살게 됐죠.
과학자들은 세상에 존재하는 물질의 비밀을 알아내려고 옛날부터 끊임없이 연구하고 또 연구해 왔습니다. 그리고 마침내 세상이 118가지 원소로 이루어져 있다는 것을 알아냈어요. 이 원소들을 연구하면서 자연에서 발견되기 어려운 새로운 물질을 만들어 내기도 하고, 식량 부족 문제 등 인류의 어려움을 해결할 수도 있었습니다. 뿐만 아니라 정보 기술 분야나 의학 분야에서도 원소의 특성을 이용해 질병을 치료하고 예방하는 기술을 끊임없이 개발하고 있습니다.
이처럼 인류는 원소와 함께 우리가 살아갈 세상을 만들어 왔어요. 그건 아마 앞으로는 마찬가지일 거예요. 그런 점에서 우리가 원소를 이해하고 주기율표를 살펴보는 것도 어쩌면 하나의 중요한 일이라고 할 수 있지 않을까요?
그렇다면 우리가 매일 먹고 마시는 물은 원소일까요, 아니면 서로 다른 원소가 모여 만든 화합물일까요? 물을 전기 분해하면 수소(H) 원소와 산소(O) 원소로 분리됩니다. ‘물’이라는 물질로 존재하던 수소와 산소 사이의 결합이 깨졌기 때문입니다. 결국 물은 더 이상 분해할 수 없는 원소가 아니에요. 수소와 산소, 두 원소가 만든 화합물입니다.
주기율표에는 수소와 산소처럼 더 이상 다른 물질로 분해되지 않는 원소가 살고 있습니다.
--- p.16~17
양(+)전하를 띤 원자핵과 음(-)전하를 띤 전자 사이에는 서로 끌어당기는 힘이 작용합니다. 이때, 전자가 원자핵을 당기는 힘보다 원자핵이 전자를 당기는 힘이 더 큽니다. 원자핵의 질량이 훨씬 무겁기 때문이에요. 그런데 전자는 왜 원자핵 속으로 빨려 들어가지 않을까요? 어떻게 원자핵 주위를 계속해서 돌 수 있을까요? 1913년 덴마크의 물리학자 닐스 보어(Niels Bohr)의 원자 모형이 발표되면서 그 이유를 설명할 수 있게 되었습니다.
보어는 전자를 발견한 톰슨과 원자핵의 양성자를 발견한 러더퍼드와 함께 원자 구조를 연구했어요. 러더퍼드는 ‘톰슨의 원자 모형’의 뒤를 이어 ‘러더퍼드의 원자 모형’을 제안했습니다. 하지만 어떻게 전자가 원자핵으로 빨려 들어가지 않고 원자핵 주위를 돌 수 있는지 설명할 수 없었죠. 이를 설명하기 위해서 보어는 전자가 오직 특정한 움직임만 가질 수 있다고 가정했고, ‘보어의 원자 모형’을 제시했습니다.
보어의 원자 모형은 마치 태양계를 닮았어요. 태양계의 행성이 태양을 중심으로 움직이듯 보어의 원자 모형에서는 원자핵 주위를 전자가 원형 궤도를 그리며 돌고 있는 모습이거든요.
--- p.61~62
아마 과학 시간에 ‘알칼리’에 대해 배웠을 거예요. 빨간 리트머스 종이를 파랗게 변화시키는 실험을 기억하나요? 염기성 용액은 리트머스 종이를 파랗게 만들죠. 이처럼 알칼리는 염기성을 띠면서 물에 녹았을 때 산성을 중화시키는 물질입니다.
알칼리금속은 주기율표에서 가장 첫 번째 족에 해당하는 원소예요. 1족 출신의 알칼리금속 원소는 원자가전자의 수가 1입니다. 가장 바깥 전자껍질에 단 1개의 전자를 가지고 있어요. 개성이 강한 원소라고 할 수 있죠.
우리 주변에서 흔히 볼 수 있는 알칼리금속 원소에는 어떤 것들이 있을까요? 가장 대표적으로는 음식에서 찾아볼 수 있습니다. 음식을 만들 때 빠지지 않고 들어가는 것이 하나 있죠? 바로 소금입니다. 소금의 주성분은 염화소듐(NaCl)이라고도 부르는 알칼리금속 원소 화합물이에요. 소금을 구성하고 있는 소듐은 알칼리금속 원소랍니다. 주기율표를 살펴보면 1족 원소에 소듐이 속해 있는 것을 찾을 수 있죠.
--- p.107~108
사람들은 건강한 몸을 유지하기 위해 체중을 조절하기도 합니다. 흔히 다이어트라고 부르죠. 여러분은 다이어트를 해 본 적 있나요? 요즘은 여러 가지 이유로 한 번쯤은 다이어트를 하는 것 같아요. 그런데 원소도 다이어트를 한다면 믿을 수 있나요?
주기율표는 아래쪽으로 갈수록 원자 번호가 큰 원소가 위치해 있죠? 원자 번호는 원자핵이 가지고 있는 양성자 수라는 것을 이제 설명하지 않아도 잘 알고 있을 거예요. 즉, 주기율표의 아래쪽으로 갈수록 양성자 수가 많아지고, 당연히 부피도 무게도 크고 무거워집니다. 원자 번호가 커질수록 원자핵의 크기도 커지는 거예요. 그런데 원자핵이 크고 무거워지면 원소는 불안정해집니다. 다이어트를 해서 안정해지고 싶어 해요. 이때 ‘방사성 물질(방사선)’이 방출됩니다.
--- p.143~144
오늘날 우리가 편리하고 풍요로운 생활을 누릴 수 있는 건 지금까지 수많은 과학자가 인류의 삶을 개선하고자 노력한 결과입니다. 원소에 대한 이해와 과학 기술의 발전으로 그 어느 때보다 건강하고 편리한 삶을 살게 됐죠.
과학자들은 세상에 존재하는 물질의 비밀을 알아내려고 옛날부터 끊임없이 연구하고 또 연구해 왔습니다. 그리고 마침내 세상이 118가지 원소로 이루어져 있다는 것을 알아냈어요. 이 원소들을 연구하면서 자연에서 발견되기 어려운 새로운 물질을 만들어 내기도 하고, 식량 부족 문제 등 인류의 어려움을 해결할 수도 있었습니다. 뿐만 아니라 정보 기술 분야나 의학 분야에서도 원소의 특성을 이용해 질병을 치료하고 예방하는 기술을 끊임없이 개발하고 있습니다.
이처럼 인류는 원소와 함께 우리가 살아갈 세상을 만들어 왔어요. 그건 아마 앞으로는 마찬가지일 거예요. 그런 점에서 우리가 원소를 이해하고 주기율표를 살펴보는 것도 어쩌면 하나의 중요한 일이라고 할 수 있지 않을까요?
--- p.172~173
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