화학반응은 왜 일어나는가 : 학교 수업으로는 알 수 없었던 화학의 기초

우에노게이헤이

저자:우에노게이헤이
일본구마모토시생.규슈대학공학부응용화학과졸업.도진(同仁)약화학연구소및규슈대학공학부교수,규슈대학명예교수,구마모토공업대학공업화학과교수로일했다.일본분석화학회회장을역임했다.일본분석화학회학회상,일본화학회학회상,자수포장(紫綏褒章)을수상했다.전공인분석화학,착체화학분야에서다수의논문을발표했고『분리의과학』,『우리주변의화학물질』등의저서를집필했다.

역자:임승원
경기도평택생.경복고등학교와서울대학교공과대학화학공업과를졸업했다.㈜럭키공장장,㈜럭키엔지니어링이사를역임했다.역서로『신기한화학매직』,『수학·아직이러한것을모른다』,『괴델·불완전성정리』,『화학이만드는놀라운기능재료』등이있다.

1장물체는변화한다
만물은유전(流轉)한다
부패하는것과부패하지않는것
철은연소하는가

2장물질의정체
1.연금술
2.원소
3.원자
4.화합물과분자
5.원자량과분자량
6.몰(mol)이야기

3장프로판가스는왜연소하는가―화학변화란
1.프로판가스가연소할때
2.물질은불멸한다
3.숯은왜천천히연소하는가
4.연소와폭발
5.자연의흐름

4장철은연소하지않는가―화학반응발생의용이성
1.연소의용이성
2.분자의충돌과화학반응
3.분자충돌의용이성
4.빠른반응
5.느린반응

5장순간적으로빛나는플래시벌브―반응이어떻게진행되는가(속도론)
1.화학반응의메커니즘
2.반응속도의비교
3.반응속도는바꿀수있는가
4.화학반응의재편성
5.화학반응의종류

6장자운영(紫雲英)의비밀―반응은어디까지진행하는가(평형론)
1.유기농법
2.평형반응
3.평형상태로부터의벗어남
4.촉매는화학반응의속도를빠르게한다

7장일회용난로는왜따뜻해지는가―열화학반응
1.화학반응으로열이발생한다
2.화학에너지
3.다시화학반응발생의용이성에대하여

8장자라는삼나무와부패하는죽은나무―엔트로피(난잡성)
1.컵에떨어진한방울의먹물
2.부패하는죽은나무와자라는나무―고립계의반응
3.용광로에서나오는철과녹스는철―개방계의반응
4.에너지는흔적없이사라지지않는다
5.열과일―폐쇄계에서의반응

9장살아있는것의비밀―촉매의효능
1.음식물과생명
2.효소의불가사의한기능
3.우리주변에서도이용되고있는촉매

후기

책속에서

바닷물도‘온종일너울너울’하여아무것도일어나고있지않는것처럼보이지만그것은표면만의일이다.아마존강이나양자강처럼,육지로부터암석을풍화시킨대량의탁한물이밤낮쉴새없이바다로흘러들어간다.그럼에도불구하고바닷물의주요성분은과거수억년동안거의바뀌지않고있다.이는대륙에서해수로흘러들어간미네랄성분이바닷물속에서복잡한화학변화를일으켜서밑바닥에침전되고있음을의미한다.조용한바닷속에서도눈에보이지않는곳에서굉장히큰규모와속도로화학반응이진행되고있다._10쪽

물은아무리순수해도다시산소와수소로분해할수있고,그결합비는1:2(산소:수소)이기때문에원소가아니고화합물이다.산소,수소는더이상간단히할수없기때문에원소이다.화합물의종류는많다(400만종).이것은알파벳의영문자와단어와의관계와흡사하다.알파벳의영문자는불과26자이지만그조합으로만들어진단어의수는수천만개다.
물질세계를구성하는물질은모두이원소로부터만들어졌다.불과100종이채못되는원소의조합으로물질세계를구성하는,무한이라고말할수있는화합물이완성된셈이다._23쪽

원자간결합의재편성이일어나는것을화학변화라말하고,화학변화의과정을화학반응이라부른다.
커다란바위를분쇄하여작은모래로만드는과정은암석을구성하는원자간의결합상태에는변화가없기때문에화학변화는아니다.암석의형태가바뀌는것뿐이기때문에이것은물리변화이다.얼음이녹으면물이된다.이경우도물분자를구성하는산소-수소간의결합에는변화가없기때문에얼음의용해는물리변화이고화학변화는아니다._53쪽

고기의주성분은단백질이다.우리가먹은고기도위장속에서효소에의해서가수분해되어단백질의구성요소인아미노산으로바뀐다.아미노산은체내에흡수되어혈액에의해서말단세포까지운반된다.
말단세포에서는글루코오스와마찬가지로혈액으로운반된산소에의해서산화되어에너지원이된다.또일부아미노산은별개의효소에의하여연결되어새로운단백질이되고우리육체의성장재료가된다.이것들은모두효소를촉매로하는화학반응에의한것이다._139쪽

19세기에들어와서유럽에서는산업혁명에수반하여인구에폭발적으로증가해서식량의증산은불가피한문제가되었다.그식량의증산에가장필요한것이질소비료였다.
당시자운영등의자연농법으로는도저히그수요를감당할수없었고,그렇다고해서도시가스공장등에서부산물로서얻어지는황산암모늄(유안비료)도양적으로보잘것없었으며,단지하나의지할것은남미의칠레에서수입되는칠레초석(질산나트륨)뿐이었다.그러나칠레초석은고대바닷새의분변이퇴적하여생긴것이기때문에많이있는것은아니다.
이러한사정에있었기때문에공기중의질소를비료로이용할수있는화합물로바꾸는연구는당시의유럽에서는최우선의연구테마였다._165쪽

우선고기에대하여생각해보자.고기의주성분은단백질이다.그러나비프스테이크를먹었다고해서비프스테이크의단백질이그대로소화기로부터흡수되어우리몸의근육이되는것은아니다.쇠고기의단백질과사람의근육단백질은그것들을구성하는아미노산의조상이나결합의순서가다르다.(중략)
우리가먹은비프스테이크는소화기안에서그구성요소인약20종의아미노산으로뿔뿔이분해된다.분해된아미노산은소화기에서흡수되어혈액의흐름에실려각세포에분배된다.세포에는세포핵이있고,이핵속에어떠한아미노산이연결되어그세포의단백질이만들어지는가하는설계도가유전자로서계승되어있다.
각각의세포는혈액으로운반되어온아미노산중에서설계도에지시되어있는아미노산을골라내어가장끝의아미노산부터하나하나아미노산을연결하여하나의단백질을완성한다._228~229쪽