세상에서 가장 쉬운 과학 수업: 양자화학(큰글자책) (노벨상 수상자들의 오리지널 논문으로 배우는 과학)

세상에서 가장 쉬운 과학 수업: 양자화학(큰글자책) (노벨상 수상자들의 오리지널 논문으로 배우는 과학)

$35.00
Description
고대 연금술에서 폴링의 양자화학까지
원자와 분자의 성질을 새롭게 밝힌 폴링의 양자화학 파헤치기
〈노벨상 수상자들의 오리지널 논문으로 배우는 과학〉 시리즈 13번째 책으로, 양자역학의 창시자 폴링의 논문을 쉽고 재밌게 풀어 쓴 책이다. 양자화학은 양자역학의 원리를 이용해 원자나 분자의 물리적·화학적 성질을 설명하는 화학의 한 분야다. 화학결합, 분자구조, 분광학적 성질, 화학반응 등을 이해하는 것을 목적으로 한다. 1900년부터 1930년까지 물리학자들은 고전역학의 문제점을 발견하고 양자의 개념을 탄생시켜 양자역학이라는 새로운 물리학을 만들었다. 그리고 폴링은 양자역학을 완벽하게 이해하고 이를 화학결합이론에 적용할 수 있다는 것을 알아냈다. 이로 인해 양자역학이라는 새로운 분야를 개척했다.
이 책은 어렵게만 느껴지는 과학 이론을 쉽고 재밌게 설명하기 위해 1986년 화학반응 연구로 노벨화학상을 수상한 허쉬바흐 박사와의 인터뷰 형식을 빌린 도입부에서 라이너스 폴링의 양자화학에 대해 짧게 설명하며 책의 흐름을 개괄적으로 파악하도록 했다. 이어서, 연금술로 인해 시작된 화학의 역사, 유기화학의 역사, 루이스의 화학결합이론, 오비탈이론, 양자화학으로 노벨화학상을 수상한 폴링에 이르기까지 과학자들의 치열한 연구 과정을 흥미진진하게 소개했다. 무엇보다 이 책은 저자를 대변하는 정교수와 독자 입장에서 정교수에게 질문을 던지는 화학군의 대화 형식을 빌려 일대일 수업을 듣는 듯 친절하고 정교하게 구성된 것이 특징이다. 부록으로 화학결합에 대한 루이스의 논문, 양자화학에 대한 폴링의 논문을 실었다. 이와 함께 노벨화학상 수상자 목록을 실어 더 깊은 탐구와 이해를 돕고 있다.
저자

정완상

과학에대한호기심으로서울대학교무기재료공학과에다녔고,물리를향한마음이더욱커져한국과학기술원(KAIST)에서이론물리학을전공하며석박사학위를받았다.30세에경상국립대학교물리학과교수가되어학생들에게물리사랑을전파하고있다.초심을잃지않기위해꾸준히연구하며현재까지국제학술지(SCI저널)에300여편의논문을게재했다.직접만나는학생뿐만아니라더많은학생들에게과학과수학의즐거움을알려주고자책을통해독자를만나고있다.[과학자가들려주는과학이야기시리즈]중《아인슈타인이들려주는상대성이론이야기》를비롯한31권과[과학공화국법정시리즈]50권을집필했다.최근에는중학교에서도통하는초등수학을카툰으로그린[개념잡는수학툰시리즈]를출간했고,노벨상오리지널논문을쉽게풀어낸[노벨상수상자들의오리지널논문으로배우는과학시리즈]를집필중이다.우리나라의노벨과학상수상자가쏟아져나오기를바라는마음에서네이버카페[정완상교수의노벨상-오리지널논문공부하기]를운영하기시작했다.

목차

추천사
천재과학자들의오리지널논문을이해하게되길바라며
폴링박사의1931년논문이일으킨파장_허쉬바흐박사깜짝인터뷰

첫번째만남|화학의역사
연금술과화학의태동_연금술로인해발전한화학
산과염기의발견_리트머스시험지의발명
라부아지에의화학혁명_《화학명명법》과《화학개론》
라부아지에이후의화학_염색의원리와원소의반응을밝힌베르톨레
화학친화력의등장_화학친화력표를만든지오프로이
원자와분자_기체반응의법칙
원소기호와원자량_원소기호를만든베르셀리우스와원자량을측정한리처즈
전기분해의역사_전기분해로수많은금속을발견하다
반데르발스의실제기체연구_클레페롱의이상기체방정식

두번째만남|유기화학의역사
유기물질_유기물질이라는용어를처음사용한베르히만
생기론_아리스토텔레스의혼과에라시스트라토스의프네우마
뵐러의요소합성_생기론이틀렸음을증명하다
리비히와유기화합물의분자식_유기화합물속의탄소와수소와산소의함량이분자식을결정한다
치환의법칙_뒤마가발견한치환의법칙
게르하르트의형이론_모든유기화합물을네가지의형으로나타내다
프랭크랜드와원자가_화학결합에서원자가의개념을처음도입하다
4가원소를찾아서_원자가가4인경우를발견한케쿨레와쿠퍼
브라운의구조식_유기화학물의구조식을그림으로나타낸브라운
벤젠의육각고리_벤젠의구조식을발견한케쿨레

세번째만남|루이스의화학결합이론
분석화학의역사_고대부터시작된분석화학
원자모형의등장_톰슨의원자모형과러더퍼드의원자번호
화학결합이론의창시자루이스_화학결합을설명하기위해정육면체원자모형을도입하다
루이스의점기호_정육면체원자모형으로설명하지못하는화학결합을설명하다

네번째만남|오비탈이론
양자역학의탄생_하이젠베르크의불확정성원리
3차원수소문제_3차원에서의양자역학
훈트의규칙_바닥상태의전자를배치하는규칙

다섯번째만남|양자화학
멀리켄_양자화학으로노벨상을수상하다
라이너스폴링_양자화학이론을만들다
분자궤도함수_훈트와멀리켄의분자궤도함수
폴링의논문속으로_메테인을양자화학적으로설명하다

TheAtomandMolecule_루이스논문영문본
TheNatureOfTheChemicalBond_라이너스폴링논문영문본

출판사 서평

★전국과학교사모임추천
★일대일친절한과학수업
★이공계진학예정자필독서
★노벨상수상논문영문본수록

신약을개발하거나산업공정을최적화하기위해필요한양자화학,
양자화학의창시자라이너스폴링의논문속으로!

양자화학은양자역학의원리를화학의여러문제에적용하여원자와전자의움직임부터분자구조와화학반응등을이론적으로설명하는학문분야이다.이분야는물리학과화학의교차점에위치하여원자와분자의특성과상호작용을연구한다.
양자화학은화학현상을이해하는데매우중요한역할을한다.양자화학은분자구조예측,화합물의안정성평가,반응속도예측등다양하게이용될수있다.양자화학으로분자구조를정확히예측하면새로운화합물의특성을이해하고설계할수있다.예를들어,새로운약물을개발하거나산업공정을최적화하기위해서는해당화합물의구조를정확히파악해야하고,화학반응의메커니즘을이해하거나화학적으로안정한물질을찾기위해서도양자화학이필요하다.
이러한양자화학의세계를개척한과학자는바로라이너스폴링이다.폴링은1931년에화학결합을양자역학의원리를이용해설명하는첫논문을발표했다.그는전자가양자역학의슈뢰딩거방정식을만족하는파동함수로묘사된다고생각했다.1931년논문에서슈뢰딩거방정식을이용해여러가지화합물들의화학결합구조에대해완벽하게설명할수있었다.특히탄소원자하나와수소원자4개로이루어진메테인분자의구조를양자역학으로설명했다.이외에도다양한분자들에대해원자들이어떻게결합되는지를설명했다.
이논문이발표된이후양자화학이라는화학의새로운분야가탄생했다.그리고이때부터화학과학생들도학부과정에서양자역학을배우게되었다.양자화학의탄생으로화학자들도양자의세계에발을들여놓게된것이다.폴링은양자화학을창시한공로를인정받아1954년노벨화학상을수상했는데,노벨화학상뿐만아니라노벨평화상도수상했다.그는핵무기실험의종식뿐만아니라전쟁자체의종식을촉구하면서세계평화연구기구를설립하자고제안하며,그와뜻을같이하는사람들을모아적극적으로활동했다.이업적으로1963년노벨평화상을수상했다.그는과학의발전뿐만아니라인류의평화까지바랐던인간적인너무나인간적인과학자였다.

고전역학으로는설명할수없는양자의운동을연구하는양자역학,
슈뢰딩거,하이젠베르크등양자역학을발전시킨과학자들

양자화학을이해하려면우선양자역학에대해알아야한다.양자역학은양자(더이상나눌수없는에너지의최소량의단위)의운동을연구하는물리학의분야이다.하지만고전역학으로는양자의운동에대해설명할수없기때문에새로운역학체계가필요하게되었다.1900년부터1930년까지물리학자들은양자의개념을탄생시켜양자역학이라는새로운물리학을만들었다.그리하여양자역학이탄생하게된것이다.
양자의개념은플랑크가1900년에처음제안했다.고전역학에서입자의운동에대해설명한것은뉴턴역학이다.뉴턴역학에의하면물체의처음위치와처음속도를알면임의의시각에서물체의위치와속도를알수있다.하지만양자의경우에는물체의위치와운동량(질량과속도의곱)을동시에정확하게측정할수없었다.물체의위치를정확하게측정하려고하면물체의운동량측정은더부정확해지고,물체의운동량을정확하게측정하려고하면물체의위치는더부정확해지기때문이다.즉물체의위치에대한오차와물체의운동량에대한오차가서로반비례하게된다.이것을불확정성원리라고하는데,1925년하이젠베르크가처음주장했다.양자역학은플랑크가양자의개념을제안한이후슈뢰딩거의방정식,하이젠베르크의불확정성원리등으로발전되었다.
폴링은양자역학을화학에도입해양자화학이라는새로운분야를개척했다.양자역학은양자화학뿐아니라새로운연구분야를무궁무진하게만들수있다.양자역학을이용해우리는우주의기본구조와그작동방식을더욱깊이이해할수있을것이며,이는인류의미래를밝히는데기여할것이다.

서로다른물질이결합해새로운물질을만드는화학결합,
루이스의화학결합이론논문속으로!

양자화학은일반인들이이해하기쉽지않은분야인데,이책은이에대해쉽게이해하도록우선화학반응의역사와유기화학의역사를소개했다.그다음으로화학결합이론에대해소개했다.화학결합은서로다른물질이결합해새로운물질을만드는것인데,이에대해처음아이디어를낸사람은바로뉴턴이다.1704년,뉴턴은자신의저서《광학(Opticks)》에서서로다른원소들이결합해새로운물질을만드는과정을묘사했다.이후1718년지오프로이는여러원소들이얼마나결합하고싶어하는지를나타내는화학친화력표를만들었다.
이책은양자역학을전혀이용하지않고화학결합을설명한1916년루이스의논문도소개했다.이논문은주로우리가고등학교화학시간에배우는공유결합에대해설명한다.전자가발견되고전자가원자핵주위를돈다는내용이알려지면서,루이스는핵주위를도는전자들중에서가장바깥쪽에있는전자들에관심을가졌다.이전자들을가전자라고하는데,이전자들은공유결합에서매우중요한역할을한다.루이스는가전자의공유를이용해산소원자두개가산소분자를만드는결합에대해잘설명했다.루이스의이론은훗날폴링이양자화학을개척하는데큰도움이되었다.

전공서보다는가볍게,교양서보다는묵직하게
겉핥기가아닌깊이있는과학책을찾는다면!

이공계로진학할예정인가?물리학또는화학에관심이많다고?과학사외에도이론을심도있게설명하는책을찾고있나?여기〈노벨상수상자들의오리지널논문으로배우는과학〉시리즈가있다.
말그대로노벨상수상자들이쓴오리지널논문을통해과학이론을배우는책이다.교과서나다른매체로가볍게접한유명이론을과학자가논문에서어떻게풀어냈는지큰줄기를중심으로차근차근설명해간다.정교수와물리군또는화학군의일대일대화를통해서말이다.그배경을이루는과학사는덤이다.이론을완성하는밑바탕이된다른이론들도함께설명한다.
줄글만으로설명하지는않았다.과학의언어는수학이라고한다.즉,수학을빼고는과학이론의핵심을제대로파악하기어렵다.너무걱정하지는말자.고등학교수준의수학지식만있으면이해하도록친절하게설명했으니까.그리고수식은건너뛰면서보아도이론을받아들이기는어렵지않다.어렴풋이이해하는것만으로도왠지내거가된느낌이다.다읽고난다음차근차근돌아보아도좋다.책은어디로사라지지않으니까!
논문의느낌을직접체험할수있도록책의뒤편에부록으로실었다.과학자들의논문은영어뿐아니라독일어,프랑스어등여타언어로쓰였기때문에우리가그나마쉽게읽을수있는영문본을수록했다.
특별히이시리즈는20권으로기획했다.주된분야는물리학이다.물리학자아인슈타인,마리퀴리,플랑크,보어,하이젠베르크등의대표이론들을한책에하나씩다룬다.보통이렇게분야를세세하게나누어한권에한주제씩시리즈로묶은책은아동을대상으로한도서가많다.그래서이시리즈의기획이좀독보적이다.
여기서저자의진가가발휘된다.국제학술지에300여편의논문을게재한연구자로,수백권의교양서를쓴저자로,대학에서물리학을가르치는교수로,활발히활동하는저자의전문지식을바탕으로신선한기획이또다른새로움을낳았다.
이론을제대로알고싶은데전공서적을보자니너무어려울것같고,일반교양서를읽자니수준이너무얕게느껴진다면이시리즈를펼쳐보는건어떨까?과학의세계로한걸음더깊이들어가보자!