파도파도 재밌고 까도까도 유익한 원소 이야기 (일상 속 숨은 원소 찾기)

사마키 다케오, 겐소가쿠탄

1949년 도치기현에서 태어났다. 고등학교 시절 과학에 흥미가 생겨 교직을 목표로 지바교육대학교 교육학부를 졸업하고, 도쿄학예대학교 교육학 연구과 교육 전공 과정을 수료했다. 도쿄대학교 교육학부 부속중ㆍ고등학교, 교토공예섬유대학교, 도시샤여자대학교, 호세이대학교 생명과학부 환경 응용 화학과 교수 등을 거쳐 현재 도쿄대학교 비상근 강사이자 교육학자, 평론가로 활동하고 있다. 그의 전문 분야는 과학 교육과 과학 커뮤니케이션이다. 26년간 교편을 잡은 경험을 살려 누구나 이해할 수 있는 일반인 눈높이에 맞춘 과학 관련 대중서를 여러 권 출간했으며, 잡지 《RikaTan(이과 탐험)》 편집장으로 일하기도 했다. 『과학잡학사전 통조림 - 일반과학편』 『과학잡학사전 통조림 - 우주편』 시리즈, 『재밌어서 밤새 읽는 화학 이야기』 『재밌어서 밤새 읽는 물리 이야기』 시리즈 등으로 과학 공부의 즐거움을 대중에게 전파하고 있다.

머릿말 004
원소 주기율표 010

Chapter 01 원소의 기초를 이해해 봅시다!
01 원소의 근원이 ‘물’이었다고요? 014
02 원자란 과연 무엇일까요? 018
03 원자는 어떻게 구별할 수 있을까요? 021
04 홑원소 물질과 화합물의 차이 025
05 주기율표의 구조와 예측된 원소 029
06 원소의 8할 이상은 ‘금속’이다 036
07 비활성 기체의 전자 배치와 화학 결합 042
08 원소는 언제 발견되었을까요? 048
09 인공 원소는 어떻게 만들 수 있을까요? 052

Chapter 02 ‘우주와 지구’를 구성하는 원소
10 가장 먼저 탄생한 원소는 무엇일까요? 056
11 지구의 표면은 무엇으로 구성되어 있을까요? 060
12 지구의 내부는 어떻게 구성되어 있을까요? 064
13 바닷물과 인체의 성분이 비슷하다고요? 067
14 공기는 어떤 원소로 구성되어 있을까요? 070
15 식물은 어떤 원소로 구성되어 있을까요? 074
16 인체는 어떤 원소로 구성되어 있을까요? 078

Chapter 03 ‘인류의 역사’와 함께 한 원소
17 ‘불’의 활용과 탄소?황의 발견 082
18 찬란한 광채로 인류를 매료하는 금과 은 085
19 연금술과 독성에 농락당한 수은과 금 089
20 문명의 발달과 함께한 구리와 주석 093
21 풍요로운 현대 사회를 이룩한 철 097

Chapter 04 ‘사고 및 사건’에서 발견하는 원소
22 가정에서 독가스가 발생할 수 있을까요? ‘염소 가스’ 104
23 ‘사린’의 원료는 무엇일까요? ‘유기 인 화합물’ 109
24 체내에 존재하지만 독이 될 수도 있는 ‘비소’ 112
25 비소가 없었던 시대의 독의 부산물 ‘탈륨’ 116
26 공해로 사람들을 위험에 빠뜨린 맹독 ‘유기 수은’ 119
27 칼슘 흡수를 방해하는 ‘카드뮴’ 123

Chapter 05 ‘부엌과 식탁’에 존재하는 원소
28 수돗물에는 어떤 원소가 들어 있을까요? 128
29 삼대 영양소에는 어떤 원소가 포함될까요? 132
30 비타민이나 미네랄에는 어떤 원소가 들어 있을까요? 137
31 조미료는 어떤 원소로 구성되어 있을까요? 141
32 찻잔이나 밥그릇은 무엇으로 만들어졌을까요? 146
33 파인 세라믹스란 무엇일까요? 149
34 유리는 어떤 원소로 구성되어 있을까요? 152
35 플라스틱과 종이가 친척 관계라고요? 155

Chapter 06 ‘빛과 색’으로 볼 수 있는 원소
36 형광등 끝부분이 검게 변하는 이유는 무엇일까요? 160
37 LED는 형광등과 어떻게 다를까요? 164
38 네온사인은 어떤 원리로 빛을 낼까요? 168
39 야광 도료는 어떤 원리로 빛을 내는 걸까요? 170
40 화약의 색깔은 어떻게 만들어지는 것일까요? 172
41 루비와 사파이어는 같은 보석일까요? 176
42 문어와 오징어의 피는 왜 푸른색일까요? 179
43 색깔은 어떤 원소로 구성되어 있을까요? 182

Chapter 07 ‘쾌적한 생활’에서 찾아보는 원소
44 전선에는 구리를 사용하는데, 고압송전선에는 무엇을 사용할까요? 186
45 건전지는 어떻게 전기를 만들어낼까요? 190
46 리튬 이온 이차전지는 어떤 것일까요? 194
47 액정이나 유기 EL의 원소는 무엇일까요? 197
48 자동차 배기가스는 어떻게 정화하는 걸까요? 201

Chapter 08 ‘첨단 기술’ 속의 원소
49 ‘희소 금속’이란 무엇일까요? 206
50 ‘도시 광산‘을 파헤치다 210
51 반지에서부터 암 치료에까지 사용되는 ‘백금’ 213
52 로켓이나 원자로에 반드시 있어야 하는 ‘베릴륨’ 216
53 수소 가스를 모으는 ‘란타넘’ 218
54 강력한 자석을 만드는 ‘네오디뮴과 나이오븀’ 220
55 영상 디스플레이를 만드는 ‘인듐’ 222
56 다양한 종류의 강철을 만드는 오대 원소 224
57 방대한 열을 생성하는 원소와 제어하는 원소 228
58 옛날부터 인류와 함께 있어온 원소와 앞으로의 전망 232

맺음말 235
참고문헌 238

파도파도재밌고까도까도유익한교양도서

과학교양전문출판사로유명한동아엠앤비가10년에걸친노하우를담아‘파도파도재밌고까도까도유익한(이하파파재까까유)’시리즈를새롭게기획하였다.이시리즈는하나의테마를선정해주제와관련된흥미로운이슈,신기한상식그리고꼭필요한요점정리등을상세한시각자료와함께재미있게풀어설명해줄것이다.제1탄원소이야기를시작으로각분야국내외전문가들이이시리즈에서만볼수있는다양하고유익한정보들을심혈을기울여집필해선사할예정이다.

책속에서

요즘많은가정용세제나표백제에‘혼합금지’라는문구가붙어있는것을볼수있습니다.이문구를붙이게된것은염소가스발생으로인한사고가계기가되었습니다.1987년12월에일본도쿠시마현의한주부가화장실에서산성세제(염산함유)를가지고청소를하고있었습니다.그런데화장실의오염을더깨끗하게제거하려고여기에염소계표백제(하이포염소산나트륨함유)를사용하자염소가스가발생했습니다.좁은화장실이었기때문에염소농도가급격히상승했고,급성중독으로사망에이르렀습니다.이사고를바탕으로일본의가정용품품질표시법에서는1988년부터‘혼합금지’문구를부착하는것이의무화되었습니다.그러나그후에도비슷한사고가계속이어지고있습니다.
---「가정에서독가스가발생할수있을까요?‘염소가스’」중에서

보석은‘구조를구성하는원소’와‘색상을내는원소’로나누어생각하면이해하기가쉽습니다.구조를구성하는원소가같더라도색상을내는원소가다르다면(다시말해외관이크게다르다면)이둘은다른보석이라고간주됩니다.많은경우색상은불순물로혼합되는금속원소에의해결정됩니다.그러나색을내는원소가없는보석도있습니다.다이아몬드가바로전형적인예시이며,구조를구성하는원소는탄소이지만불순물을포함하고있지않기때문에무색입니다.
---「루비와사파이어는같은보석일까요?」중에서

탈륨을사용한독살사건으로유명한것은영국에서발생한그레이엄영의연속독살사건(1961~1971)입니다.일본에서도탈륨을사용한독살사건이몇차례발생했습니다.가장최근에발생한것은1991년에도쿄대학의국가공무원이동료를살해한사건입니다.연구를할때항균제로사용했던아세트산탈륨을이용해독살했습니다.또한2005년에여자고등학생이일으킨독살미수사건은후에영화로도만들어졌습니다.
이렇게탈륨은무서운원소이지만,1969년에해독제를발견했습니다.바로‘프러시안블루’라고하는물질입니다.이물질은칼륨을포함하고있는데,이물질에탈륨이접근하면(성질이비슷하기때문에)프러시안블루의칼륨이탈륨과교체됩니다.탈륨을함유한프러시안블루는몸에서그대로배출되어해독작용을하는원리입니다.탈륨의‘위장침입’을역이용하는멋진원리로,치사량의탈륨을섭취한사람의경우에도2주일정도면나을수있을정도로효과를발휘합니다.
---「비소가없었던시대의독의부산물‘탈륨’」중에서

우리주변에는수많은전자제품이있습니다.스마트폰이나노트북을시작으로하는다양한전자제품들에는지구의귀중한자원들이많이사용됩니다.희소금속(희귀금속)은물론이고희소금속이아니더라도자원이한정되어있는원소가있습니다.예를들어,전자부품에서빼놓을수없는금은자원이한정적인원소로,2019년말까지인류가채굴한금의총량은약20만톤이고,이것을수영경기장규모로환산하면겨우경기장네개분량에지나지않습니다.전세계의금을모두긁어모아도그정도양밖에안되는것입니다.원소는보통다른원소로변환할수없습니다.그렇기때문에많은원소들은지구상에존재하는양이한정적인재산이며,무턱대고소비하고폐기하다보면그러한원소들이우리생활에서사라져버릴우려도있는것입니다.
---「‘도시광산‘을파헤치다」중에서

ITO와같은재료를‘투명도전막’이라고하며,투명도전막으로제작한전극을‘투명전극’이라고합니다.ITO가획기적인이유는위에겹쳐쌓더라도디스플레이를볼수있는‘투명’한성질과,전기신호를회로에흘려보내기위한‘전기가통하는’성질을동시에가지고있기때문입니다.투명하지만전기가통하지않는재료는‘유리’가있고,또는전기가통하지만불투명한재료는‘금속재료’로고대부터잘알려져있었습니다.단이두가지성질을모두가지고있는재료는근대에들어오기전에는알려지지않았던것입니다.
---「영상디스플레이를만드는‘인듐’」중에서