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프롤로그. 변화가 보인다고 반응인 것은 아니다
1장. 눈앞의 변화와 보이지 않는 사건 1절. 색과 거품이 알려주는 것 2절. 녹음과 녹슬음의 경계 3절. 관찰에서 주장까지의 거리 4절. 변화를 검증하는 질문의 순서 2장. 원자가 그대로여도 물질은 달라진다 1절. 원소·원자·분자·이온의 자리 2절. 전자와 결합의 다른 성격 3절. 보이지 않는 세계를 그리는 모형 4절. 같은 원소가 만드는 서로 다른 세계 3장. 반응식은 물질의 출입 장부다 1절. 화살표의 좌우가 가리키는 것 2절. 없어진 원자 없이 맞추는 수 3절. 양과 한계가 결과를 바꾼다 4절. 숫자를 생활의 질량으로 번역하기 4장. 열은 어디서 오고 어디로 가는가 1절. 결합을 끊는 비용과 만드는 이익 2절. 발열과 흡열을 가르는 경계 3절. 열이 적어도 진행되는 변화 4절. 온도계를 넘어선 에너지 해석 5장. 빠른 반응에는 다른 이유가 있다 1절. 반응의 문턱과 충돌의 조건 2절. 온도·농도·표면적의 역할 3절. 촉매가 바꾸는 길과 못 바꾸는 끝 4절. 저장과 생산에서 속도 다루기 6장. 물속에서 벌어지는 입자의 협상 1절. 녹는다는 말의 두 얼굴 2절. 이온의 이동과 전기의 통로 3절. 투명한 두 용액에서 생기는 고체 4절. 농도와 용액을 비교하는 기준 7장. 신맛과 미끄러운 촉감의 너머 1절. 산과 염기가 주고받는 입자 2절. pH 숫자의 오해와 조건 3절. 중화와 완충이 만드는 균형 4절. 산·염기와 탄산염의 만남 8장. 쇠가 녹슬 때 전자는 움직인다 1절. 산소보다 넓은 산화의 뜻 2절. 물과 소금이 만든 부식의 길 3절. 표면을 지키는 서로 다른 방식 4절. 서로 다른 금속의 접촉과 부식 9장. 배터리 안에서 왕복하는 입자들 1절. 전자의 바깥길과 이온의 안쪽길 2절. 충전할 때 뒤집히는 에너지 방향 3절. 용량·수명·안전의 다른 기준 4절. 건전지와 연료전지의 차이 10장. 불꽃이 남기는 빛과 물질 1절. 연소가 열을 내는 까닭 2절. 완전연소와 불완전연소의 차이 3절. 연료가 바뀌어도 남는 질문 4절. 배기가스의 무게를 계산하는 법 11장. 부엌에서 일어나는 작은 변환들 1절. 구운 빵의 갈색과 향의 출처 2절. 사과 단면이 어두워지는 까닭 3절. 발효와 효소가 일하는 범위 4절. 익어 가는 음식의 물성과 화학 12장. 화학을 아는 사람이 던지는 질문 1절. 생활 화학제품과 안전한 거리 2절. 바다가 흡수한 이산화탄소 3절. 좋은 반응과 좋은 설계의 차이 4절. 반응의 주장과 증거 사이의 거리 에필로그. 세상을 바꾸는 것은 입자만이 아니다 |
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화학은 세상이 원자로 이루어졌다는 사실을 암기하는 과목만은 아니다. 물질이 어떤 입자로 구성되어 있는지, 입자 사이의 결합과 전자 분포가 어떻게 달라지는지, 그 변화가 어떤 에너지의 이동과 연결되는지 묻는 방법이다. 물질의 성질은 눈에 보이지 않는 구조와 깊은 관계가 있지만 구조만 알면 모든 것이 곧장 설명되는 것도 아니다. 온도와 압력, 주위의 물, 접촉하는 다른 물질, 반응이 일어날 시간까지 함께 살펴야 실제 현상을 이해할 수 있다.
이 책은 익숙한 장면에서 시작한다. 처음에는 물리 변화와 화학 변화를 구별하는 방법을 익힌다. 그다음에는 원자와 전자가 어떻게 결합과 반응에 참여하는지 살피고, 화학식이 무엇을 기록하고 무엇을 기록하지 못하는지 배운다. 열과 속도, 물속의 이온, 산과 염기, 산화와 환원은 따로 떨어진 시험 범위가 아니라 서로 다른 질문을 다루는 도구로 등장한다. 뒤로 갈수록 부식과 배터리, 연소와 음식, 환경과 안전으로 무대가 넓어진다. 책의 설명은 두 층으로 이루어진다. 첫 층은 실제로 확인할 수 있는 현상이다. 색과 온도, 냄새, 표면 변화, 전류처럼 바깥에서 관찰하는 정보이다. 둘째 층은 그 현상을 설명하기 위해 연구자가 세운 입자 수준의 모형이다. 두 층을 연결할 때는 왜 그 설명이 적절한지와 무엇이 아직 확인되지 않았는지를 함께 적는다. 입자 모형은 세상을 이해하기 위한 강력한 언어이지만 우리가 일상에서 직접 본 장면 자체는 아니다. 책을 덮을 때 모든 반응식을 기억할 필요는 없다. 대신 어떤 변화 앞에서 네 가지를 물을 수 있으면 충분하다. 무엇이 실제로 관찰되었는가. 어떤 입자나 물질이 달라졌다고 설명하는가. 에너지는 어떤 방식으로 오갔는가. 그 설명이 성립하는 조건과 반례는 무엇인가. 이 질문을 마음에 두면 평범한 사물의 표면에서 과학의 이야기가 열린다. 세상이 바뀌는 방식은 생각보다 다양하고, 그 다양함을 알아보는 눈도 조금씩 달라질 것이다. |