16개 테마와 약 60명 화학자의 발자취로 500년 화학사와 화학 원리를 흥미진진하게 마스터한다! 화학을 공식이 아닌 이야기로 이해하게 하는 책 기초부터 고분자화학, 양자화학까지 기본에 충실한 화학 교과서 인류사에서 획기적인 화학적 발견에 이르는 데 어떤 개념을 왜 필요로 했는지를 인물 중심으로 설명하고, 독자가 그 사고의 흐름을 따라가며 이해할 수 있도록 구성한 화학 교양서다. 화학의 기초부터 물리화학, 전기화학, 열역학, 광화학, 고분자화학, 유기화학, 양자화학 등 총 16개 테마로 구성, 약 60명에 이르는 화학자의 발자취와 연구 업적으로 화학의 원리를 배운다. 화학의 핵심 원리들을 공식이나 결과로 제시하지 않고, 각 원리가 등장할 수밖에 없었던, 결정적 질문의 순간을 포착해 풀어낸다. 화학을 처음 접하는 입문자부터 교과 개념을 다시 정리하고 싶은 청소년, 고급 화학 지식을 탐구하려는 성인까지 모두에게 유용한 화학 교양 입문서다. 각 장을 ‘하나의 질문’과 ‘세 명의 화학자’로 구성했다. 가령 보일, 돌턴, 아보가드로는 왜 화학이 정량적 학문이 되어야 했는지를, 라부아지에와 동시대 화학자들은 연소를 어떻게 설명해야 하는지를 두고 서로 다른 선택을 하는 과정을 보여 준다. 멘델레예프는 물질 분류의 문제를, 판트호프, 오스트발트, 아레니우스는 반응을 에너지의 관점에서 이해하려는 시도를 대표한다. 책은 이론을 나열하지 않고, 특정 화학자가 무엇을 설명할 수 있게 되었는지에 초점을 맞춘다. 반응의 ‘속도’를 설명하게 된 순간, 보이지 않는 전자를 설명의 대상으로 받아들인 선택, 분자의 구조를 추론하고 확인할 수 있게 된 과정은 모두 화학이 할 수 있는 일이 확장된 결정적 장면들이다. 복잡한 수식 없이도, 화학의 사고방식이 어떻게 변화해 왔는지를 이해할 수 있도록 구성했다. 집필에는 후지시마 아키라를 비롯한 일본 현역 화학자들이 참여했다. 연구 현장을 잘 아는 저자들은 성과보다 사고의 경로와 한계를 중시하며, 틀렸던 가설과 수정된 설명까지 함께 다룬다. 그 결과 화학사를 요약한 개설서가 아니라, 화학자들이 세계를 이해해 온 방식 자체를 보여 주는 책이 된다. 일본의 화학 전문 커뮤니티와 교육계에서는 “화학의 기본 개념을 사람의 이야기로 이해하게 만드는 보기 드문 교양서” “교과서로는 설명하기 어려운 ‘왜’에 답해 주는 책”이라는 평가를 내렸다. 『화학자가 들려주는 화학 이야기』는 화학을 좋아하라고 설득하기보다, 화학이 왜 이런 모습의 학문이 되었는지를 납득하게 만드는 책이다.

들어가는 말 1장 화학의 기초 보일 / 돌턴 / 아보가드로 2장 수소, 산소의 발견과 플로지스톤설 칼럼. 플로지스톤설 / 캐번디시 / 프리스틀리 / 셸레 3장 탄산가스, 질소의 발견과 라부아지에 블랙 / 러더퍼드 / 칼럼. 액체 질소 / 라부아지에 4장 주기율 멘델레예프 / 데이비 / 칼럼. 연금술 / 램지 5장 물리화학 분야의 세 선구자 칼럼. 이온설을 주장한 세 사람의 젊은 시절 교류 관계도 / 판트호프 / 오스트발트 / 아레니우스 6장 전기화학 볼타 / 패러데이 / 네른스트 / 칼럼. 주요 전지 7장 열역학과 화학 에너지 카르노 / 줄 / 깁스 8장 방사선화학 베크렐 / 마리 퀴리 / 유리 9장 반응 속도 하버 / 칼럼. 제1차 세계대전에 관여했던 하버의 행적과 비극 / 아이링 / 마커스 10장 화학 결합 케쿨레 / 루이스 / 폴링 / 칼럼. 화학 결합의 원리 11장 광화학 카샤 / 포터 / 투로 / 칼럼. 광합성과 인공 광합성 12장 고분자화학 슈타우딩거 / 캐러더스 / 사쿠라다 이치로 / 칼럼. 우리 주변의 고분자, 플라스틱 13장 유기화학 뵐러 / 그리냐르 / 우드워드 / 칼럼. 유기화학의 발전 14장 양자화학 하이틀러 / 멀리컨 / 후쿠이 겐이치 / 칼럼. 양자화학이란? 15장 표면 분석 루스카 / 칼럼. 이차 전자를 이용하는 주사 전자 현미경 / 시그반 / 비니히 16장 유기 화합물의 구조 결정 애스턴 / 코블렌츠 / 라비 역사에 한 획을 그은 과학자의 명언 ① 역사에 한 획을 그은 과학자의 명언 ② 역사에 한 획을 그은 과학자의 명언 ③ 역사에 한 획을 그은 과학자의 명언 ④ 역사에 한 획을 그은 과학자의 명언 ⑤ 역사에 한 획을 그은 과학자의 명언 ⑥ 역사에 한 획을 그은 과학자의 명언 ⑦ 역사에 한 획을 그은 과학자의 명언 ⑧ 역사에 한 획을 그은 과학자의 명언 ⑨ 역사에 한 획을 그은 과학자의 명언 ⑩ 역사에 한 획을 그은 과학자의 명언 ⑪ 역사에 한 획을 그은 과학자의 명언 ⑫ 참고문헌 찾아보기

화학의 역사는 원자·분자와 함께 시작되었습니다. 수소, 산소, 질소, 이산화탄소를 시작으로 과학자들이 발견한 수많은 원소가 주기율표로 정리되었고, 다양한 화학 반응이 어떻게 일어나는지도 밝혀졌습니다. 유용한 화합물의 합성법과 편리하게 쓰이는 고분자 물질의 제조법도 차례차례 탄생했습니다. 그리고 우리가 사용하는 통신 기기에도 들어가는 반도체를 비롯한 각종 기능재료의 특성을 어떻게 분석할지 연구하기에 이르렀습니다. - 4쪽

1783년, 파리 시민들은 매일같이 하늘을 올려다보았습니다. 오늘날 샤를의 법칙으로 유명한 프랑스의 물리학자 샤를이 당시 발견된 지 얼마 안 된 매우 가벼운 기체인 수소를 대량으로 발생시키는 장치를 개발했고, 수소를 집어넣은 공기 주머니를 만들어 하늘을 자유롭게 날고 싶다는 인류의 꿈을 실현했기 때문입니다. 그런데 수소는 그에 앞서 1766년에 발견된 기체입니다. 영국의 물리학자이자 화학자인 캐번디시가 발견하고 ‘플로지스톤 기체’라고 명명했습니다. ‘수소’라는 이름을 붙인 사람은 플로지스톤설을 부정한 프랑스의 화학자 라부아지에로, 샤를이 기구를 타고 날기 2년 전인 1781년의 일입니다. - 26쪽

영국 작가 조앤 K. 롤링의 소설 『해리 포터와 마법사의 돌』에 나오는 마법사의 돌이 바로 현자의 돌입니다. 현자의 돌은 연금술사에게 가장 중요한 목표가 되었습니다. 연금술 연구는 르네상스 시대(14~16세기)에 들어 점점 활발해졌으며 사회적으로도 큰 파문을 일으켰습니다. 그러나 17세기에는 연금술과 화학이 섞였고, ‘최후의 연금술사’라고 불리는 아이작 뉴턴과 로버트 보일이 근대 과학의 기틀을 세웠습니다. 그리고 근대 과학의 성립과 함께 연금술은 급격히 쇠퇴했습니다. - 59쪽

패러데이는 과학을 보급하는 데 이바지했다는 점에서도 높은 평가를 받습니다. 험프리 데이비가 시작한 시민 강연을 더욱 적극적으로 개최하여 금요일 강연, 크리스마스 강연 등 멋진 강의를 선보였습니다. 70세 때 행한 퇴임 강의는 촛불 1개만으로 여섯 번에 걸쳐 열렸는데, 『촛불의 과학』이라는 이름으로 당시 강의록이 남아 오늘날에도 사람들에게 감동을 주고 있습니다. 패러데이는 전극, 산화 전극, 환원 전극, 양이온, 음이온 등 전기화학에서 쓰이는 용어를 대부분 확립했습니다. - 81쪽

케쿨레도 이 무렵에 등장했습니다. 그는 탄소 화합물 연구를 시작한 지 얼마 안 되어 탄소가 다른 원자와 결합하는 팔을 4개 가지고 있다는 설을 제창했습니다(1858년). 가령 메테인(CH4)의 탄소는 원자 4개와 결합할 수 있고, 수소와 할로젠은 원자 1개, 산소는 원자 2개, 질소는 원자 3개와 각각 결합할 수 있다는 것이 케쿨레의 생각이었습니다. 이처럼 한 원자가 다른 원자와 결합하는 팔의 수를 원자가라고 합니다. - 120쪽

완성된 폴리아마이드 섬유의 우수한 성질이 알려지면서 1938년 세계 최초로 인조 섬유의 공업화를 추진하기로 한 듀폰은 신제품 ‘나일론’을 발표했습니다. 당시 부사장은 나일론을 두고 “석탄, 공기, 물로 만들었지만, 거미줄보다 가늘고 강철보다 단단하며 어떤 천연 섬유보다도 탄성이 풍부한 섬유”라고 소개했습니다. 1940년 5월 15일에 발매된 나일론 스타킹은 순식간에 여성들 사이에서 인기 상품이 되었습니다. - 149~150쪽

‘혹시 양자 역학으로는 이해할 수 있지 않을까?’라는 의문을 규명하려는 열망은 자연스러운 시대의 흐름이었습니다. 그렇게 초점은 물리학에서 화학으로 옮겨졌습니다. 하이틀러는 다음 해인 1927년, 가장 기본적인 물질인 수소 분자의 화학 결합을 양자역학과 슈뢰딩거의 파동 방정식에 따라 고찰했습니다. 그리고 동료 프리츠 런던과 함께 하이틀러-런던 이론을 제안했습니다. 프리츠 런던은 1937년 분자와 분자 사이의 약한 결합(런던 분산력)을 양자역학적으로 풀어낸 것으로 유명한데, 당시 하이틀러는 23세, 런던은 27세였습니다. - 170쪽

일본의 화학자 다나카 고이치는 레이저로 시료를 이온화하는 레이저 이탈 기법에 주목했습니다. 단백질에 레이저를 직접 쏘면 분자 자체가 분해되어 붕괴하므로 이온화할 때는 레이저를 효과적으로 흡수하는 매질에 단백질을 섞어야 합니다. 혼합물에 레이저를 쏘아 매질을 급속도로 가열하면 매질과 단백질이 기화하면서 단백질 분자가 이온으로 변합니다. 이 발견을 계기로 단백질을 비롯한 생체 고분자의 질량도 분석할 수 있게 되었습니다. 이 업적을 인정받아 다나카 고이치는 2002년 노벨 화학상을 받았는데, 박사 학위가 없는 민간 기업 연구원이라는 점에서 큰 화제가 되었습니다. - 194쪽

‘화학’이 아니라 ‘화학자’에서 시작하는 책 『화학자가 들려주는 화학 이야기』는 아직 설명할 수 없었던 순간에 서 있던 사람들의 이야기다. 화학은 처음부터 법칙으로 존재하지 않았다. 누군가는 이해하지 못했고, 누군가는 그 이해 불가능함을 그냥 넘기지 않았다. 이 책은 그 질문들이 쌓여 화학이 되는 과정을 보여 준다. 책에서 화학자는 단순한 업적의 주인공이 아니다. 각 장의 화학자들은 모두 하나의 질문을 대표한다. “왜 기체는 저마다 다르게 거동하는가?” “왜 어떤 물질은 연소하고 어떤 물질은 그렇지 않은가?” “왜 반응은 멈추기도 하고 폭발적으로 일어나기도 하는가?” 화학의 핵심 개념들은 이런 질문들에 답하려는 개인들의 사고 과정에서 태어났다. 한 꼭지에 세 명, 질문은 하나 이 책의 16개 장은 모두 인물 중심으로 구성되어 있다. 각 장에는 화학의 흐름을 바꾼 세 명의 화학자가 등장하며, 이 인물들은 단순히 병렬적으로 나열되지 않는다. 서로 다른 시기와 배경의 화학자들이 하나의 문제를 어떻게 다르게 바라보았는지를 대비시키는 방식으로 서술된다. 1장은 보일, 돌턴, 아보가드로라는 세 인물을 통해 화학이 어떻게 정량적 사고를 받아들이게 되었는지를 보여 준다. 이 장에서 중요한 것은 기체 법칙이나 원자설 그 자체가 아니라, 측정하지 않으면 설명할 수 없다는 깨달음에 이른 과정이다. 2장과 3장에서는 연소를 둘러싼 논쟁이 중심이 된다. 플로지스톤설을 지지했던 화학자들과 이를 부정한 라부아지에의 대립을 통해, 화학이 세계를 설명하는 언어를 근본적으로 바꾸게 되는 전환점을 보여 준다. 이 장에서 독자는 새로운 이론이 언제나 ‘더 나은 설명’으로 받아들여지는 것은 아니라는 사실을 확인하게 된다. 4장의 멘델레예프는 물질을 분류하려는 인간의 집요함을 대표한다. 이 장에서 주기율표는 발견이라기보다 사고 실험의 결과물로 제시된다. 아직 발견되지 않은 원소의 자리를 남겨 두었던 멘델레예프의 선택은, 화학이 결과를 정리하는 학문을 넘어 예측을 시도하기 시작했음을 보여 준다. 5장의 판트호프, 오스트발트, 아레니우스는 화학 반응을 이해하는 시선을 근본적으로 바꾼 인물들이다. 이들은 물질 자체가 아니라 반응이 일어나는 조건과 에너지에 주목했다. 이 장들을 통해 화학은 물질의 목록에서 벗어나, 과정과 변화를 설명하는 학문으로 이동한다. 화학은 이렇게 ‘할 수 있는 것들’을 늘려 왔다 9장부터 16장까지는 현대 화학이 무엇을 설명할 수 있게 되었는지를 인물 중심으로 보여 준다. 이 장들 역시 최신 이론이나 기술을 나열하지 않는다. 대신 특정 화학자들이 어떤 설명을 가능하게 만들었는지에 초점을 맞춘다. 여기서도 중심에는 언제나 사람이 있다. 9장에서 하버, 아이링, 마커스가 등장하는 반응 속도 이야기는, 화학이 ‘반응이 일어난다’는 사실을 넘어 “왜 어떤 반응은 빠르고 어떤 반응은 느린가?”를 설명하게 되는 과정을 다룬다. 이를 통해 산업 화학과 촉매 연구가 왜 이론을 필요로 하게 되었는지를, 인물들의 고민을 따라가며 보여 준다. 10장 ‘화학 결합’에서는 케쿨레, 루이스, 폴링이 차례로 등장한다. 이 장의 핵심은 결합이라는 개념 자체가 아니라, 결합을 설명하는 언어가 어떻게 변화해 왔는지에 있다. 책은 결합을 하나의 정답으로 제시하지 않고, 각 인물이 결합을 어떻게 상상했고 그 상상이 어디까지 설명할 수 있었는지를 비교한다. 11장에서는 빛과 물질의 상호 작용을 다루는 광화학이 등장한다. 화학 반응이 열이나 물질의 접촉뿐 아니라, 빛에 의해서도 일어날 수 있다는 사실이 어떻게 받아들여졌는지를 화학자들의 사고 변화 속에서 설명한다. 12장은 고분자화학을 통해 화학이 일상과 직접 맞닿게 되는 과정을 보여 준다. 분자의 반복 구조라는 발상이 어떻게 플라스틱과 합성 섬유로 이어졌는지, 그리고 그 변화가 우리의 생활을 어떻게 바꾸었는지를 짚는다. 13장 ‘유기화학’에서는 복잡한 분자 구조를 이해하고 만들어 내기 위한 화학자들의 시도가 중심이 된다. 이 장은 화학이 ‘무엇이 존재하는가’를 넘어 ‘어떻게 만들 수 있는가’를 묻기 시작한 순간을 보여 준다. 14장 양자화학, 15장 표면 분석, 16장 유기 화합물의 구조 결정에서도 접근 방식은 같다. 전자와 궤도의 개념, 분자의 구조를 추론하고 확인하는 방법은 모두 보이지 않는 것을 설명하려는 개인들의 선택에서 출발했다. 이 장들을 통해 독자들은 현대 화학이 수많은 ‘설명 방식의 발명’ 위에 세워진 학문임을 자연스럽게 이해하게 된다. 화학을 이해한다는 것의 의미를 다시 묻는 책 『화학자가 들려주는 화학 이야기』는 독자에게 하나의 관점을 제안한다. 지식을 결과가 아니라 선택의 연쇄로 바라보는 관점이다. 이 책을 읽다 보면, 왜 어떤 설명은 살아남고 어떤 설명은 사라졌는지가 자연스럽게 드러난다. 이 책에서 인물은 화학을 이해하는 유일한 통로다. 화학은 사람이 만든 학문이며 사람이 겪은 한계와 오해, 집요함과 수정의 결과라는 사실을 책은 끝까지 놓치지 않는다. 그래서 화학을 처음 배우는 독자에게는 이해의 기준점을 제공하고, 이미 배운 독자에게는 사고의 순서를 다시 정렬해 준다. 『화학자가 들려주는 화학 이야기』는 화학이 왜 이런 모습의 학문이 되었는지를 납득하게 만든다. 이 책이 들려주는 화학 이야기는 결국, 사람이 세계를 이해하려 했던 방식에 대한 이야기이기 때문이다.