인간을 화학식으로 나타내면? 복잡한 세계도 화학으로 알 수 있다 - 팀 제임스 『세상의 시각이 바뀌는 원소 이야기』

인간을 화학식으로 나타내면? 복잡한 세계도 화학으로 알 수 있다 - 팀 제임스 『세상의 시각이 바뀌는 원소 이야기』

매년 10월 23일은 '화학의 날'. 이것은 아보가드로 상수라는 물질의 기본 단위인 '1mol(몰)'에 포함되는 원자·분자의 수가 '6.02×10의 23승'임을 정한 수를 딴 것이라고 하여 '몰의 날'이라고도 한다. 이런 화학에 대해 알기 딱 좋은 날에 추천하고 싶은 원소와 그에 얽힌 주기표의 트리비아가 가득한 『세계의 시각이 변하는 원소 이야기』에서 화학의 매력을 설명한 책자에 있는 내용이다.

◆ 우주의 시작부터 친숙한 의문까지, 화학으로 알 수 있다

지금부터 140억 년 전에 우주가 시작되었다. 우주가 시작되기 전(가령 「앞」이 "있었다"고 한다면의 이야기이지만)이 어땠는지는, 아무도 모른다. 우주는 모든 방향으로 퍼지기 시작했고, 그 이후로 계속 팽창하고 있는 것만은 확실하다.

빅뱅이 일어나고 그로부터 몇 나노초가 지난 우주에는 소립자밖에 존재하지 않았다. 태양과는 비교할 수 없을 정도의 고온 속에서 소립자가 거품처럼 생겼고, 그것은 마치 빛을 내는 국물 같았다. 그런데 모든 것이 퍼져나가면서 온도가 내려가면서 소립자는 안정되었고, 이윽고 원소가 생겨났다.


◇ 화학이란, 세상의 '조리법'과 같은 것

원소란 자연이 우주에서의 조리에 사용하는 소재다. 비트의 뿌리도 자전거도, 모든 것이 가장 순수한 물질인 원소로 이루어져 있다. 원소와 그 용도를 연구하는 학문을 화학이라고 한다. 하지만 안타깝게도 화학이라는 말에는 뭔가 불길한 의미가 담길 때가 있다. 건강 관련 웹사이트에서 인기 작가들이 식품 속 화학물질에 대해 불만을 토로하고 식품에서 화학물질을 없애기 위해 무엇을 할 수 있는지에 대해 쓴 기사들이 넘친다.

이런 근거 없는 정보를 퍼뜨리는 사람들에게 화학물질이란 흰옷을 입은 괴한이 만들어낸 독과 같은 것일 것이다. 그러나 이 시각은 너무 시야가 좁다. 화학물질이란 시험관 안에서 부글부글 거품이 나는 액체만 가리키는 것이 아니다. 시험관 자체도 화학물질인 것이다.

입고 있는 옷, 숨쉬는 공기, 당신이 지금 읽고 있는 이 책 모두 화학물질로 이루어져 있다. 화학물질이 들어 있는 식품은 먹고 싶지 않다고 주장하는 사람이 있다고 해도 안됐지만 늦었다. 식품이라는 게 영락없는 화학물질이니까.

수소와 산소라는 누구나 아는 원소를 각각 2개와 1개 섞었다고 하자. 그러면 H2O라는 화학식으로 나타낼 수 있는 물질이 생긴다. 세계에서 가장 잘 알려진 화학물질, 즉 물이다. 여기에 다른 원소, 예를 들어 탄소를 조금 더하면 C2H4O2가 된다--즉, 주방에 있는 식초다. 각 원소의 수를 3배로 늘리면 C6H12O6. 이것은 설탕이다.

◇ '화학물질'과 인연이 없는 사람은 없다

조리학에서는 채소의 구체적인 조리법을 가르치는 반면 화학에서는 채소 자체에 깊이 파고들어 무엇으로 되어 있는지를 알아본다. 함유된 원소를 알면 모두 화학물질로 나타낼 수 있다. 예를 들어, 다음의 긴 화학식을 보자.

H375,000O132,000C85,700,000N6,430,000Ca1,500,000P1,020,000S206,000Na183,000K177,000Cl127,000Mg40,000Si38,600Fe2,680Zn2,110Cu76I14Mn13F13Cr7Se4Mo1

이것을 보고 대량의 유독폐기물의 화학식인 줄 알았던 사람도 있겠지만, 사실 이것은 인간 몸의 화학조성이다. 실제로는 각각의 숫자를 700조 배로 할 필요가 있지만, 한 사람의 몸을 만들고 있는 원소의 정확한 조성비를 화학식으로 쓰면 이렇게 된다.

주위에 화학물질에 불신한다고 공언하는 사람이 있다면 주저하지 말고 안심시켜 줄 수 있다. 당신도 화학물질로 되어 있다라고.

화학이라는 것은 지저분한 실험실에서 볼 수 있는 어려운 과제뿐만 아니라, 주변이나 몸 속에서 일반적으로 볼 수 있는 일에도 관여하고 있다.

그래서 화학을 이해하려면 먼저 학창시절 배운 원소주기표에 대해 알아야 한다. 과학실 벽에 붙어 있던 어쩌면 별로 유쾌하지 않은 추억도 있을지도 모르는 그 표다. 칸에 글자와 숫자가 빈틈없이 늘어선 주기표가 보면 겁이 나는 것도 무리가 아니다. 그러나 주기표는 원소의 일람표이지 그 이상의 것은 아니다. 일단 읽는 법을 익히면 삼라만상을 설명하는 최고의 동료가 되어준다.