물질은 어떻게 등장해서 이토록 놀라운 세상을 만들었을까?
물질의 탄생부터 원자, 분자, 우주의 질서까지
? 한 편의 소설처럼 읽는 기초 화학 교양서

초등과 중등 사이 10대를 위한 과학 교양 시리즈 [과학 쫌 아는 십대] 시리즈로 『물질 쫌 아는 10대: 물질 씨, 어떻게 세상을 이루었나요?』가 출간되었다.『물질 쫌 아는 10대』는 물질의 원자와 분자 단위에서부터 상태 변화, 반응과 이동, 규칙성과 무질서까지, 마치 한 편의 이야기가 흘러가듯 서술한 기초 화학 교양물이다. 화학 교과에서 가장 돌파하기 어려운 부분 중에 하나가 기본 개념을 충분히 숙지하는 것임을 고려하여, 중학교 화학 교과에 등장하는 개념과 원리 중에서도 핵심적인 내용을 뽑아 이야기 속에서 자연스럽게 익숙해지게 하는 데 특히 공을 들였다. 일상생활에서 늘 가까이 하는 물질을 아주 가까이에서 세밀하게 살펴본 뒤, 멀리서 조망하여 우주의 규칙을 발견하는 시점 변화 또한 독특하다.

시작으로 물질이라는 것이 없던, 상상할 수도 없는 암흑 속에서 어떻게 최초의 물질이 생겼는지 빅뱅 이론으로 설명한다. 그리고 물질의 근본이 무엇인지 알아내는 데 몰두한 고대 철학자부터 현대 과학자들이 실험과 검증을 거쳐 축적한 사실들을 바탕으로, 물질의 작은 단위, 즉 원자, 원소, 분자에 대해 알아본다. 이 과정에서 화학이 문화?사회?정치?경제와 어떻게 얽혀 들어가는지 이야기한 부분에 다다르면, 세상이 여러 톱니가 맞물려 움직이고 진전하였다는 깨달음을 얻게 된다. 다음으로는 물질이 서로 결합하고 떨어지고 반응하고 변화하여 형태를 갖추게 된 과정을 일상에서 쉽게 관찰할 수 있는 현상에 빗대어 설명한다. 이를 이해하고 나면 상전이나 끓는점, 어는점 등 물질의 상태 변화를 어렵지 않게 유추해 볼 수 있다. 이어서 물질의 상태를 측정하는 기준인 온도, 압력, 농도 개념 및 열의 이동 등을 알아보고 이를 이용해 물질 형태를 조절하여 생활에 이용할 수 있음을 배운다. 다음은 멀리서 조망할 차례다. 기체 반응의 법칙, 아보가드로의 법칙 등 물질의 기본적인 질서를 배우고 나면, 복잡할 것만 같은 화학 반응이 실은 간단한 규칙에 따라 일어난다는 사실을 알게 된다. 그런데 한편으로 물질이 무질서, 즉 자유롭게 움직이는 편을 선호한다는 무질서도에 이르면 물질의 신비함에 경외심을 갖게 될 것이다.
이 역동적인 여정을 마치고 나면 무작정 용어를 외우고 원리를 깨치려 애쓰지 않고도, 이미 우리가 화학의 세계에 살고 있음을 느끼게 된다.

한국과학기술원(KAIST) 화학과를 졸업하고, 같은 대학원 화학과에서 박사학위를 받았습니다. 조지아 공과대학교의 연구원으로도 활동했어요. 현재 광운대학교 화학과 조교수를 맡아 무기화학과 나노화학을 가르치고 있습니다. 다양한 원소로 이루어진 나노 물질 설계와 합성, 그리고 의약 분야에 대한 응용 연구에 매진하던 중 원소와 주기율표에 매력을 느껴 글쓰기와 강연을 하고 있습니다. 세상에 존재하는 모든 원소들을 다루고, 만지고, 알고 싶다는 꿈을 가지고 있습니다. 지은 책으로 《원소가 뭐길래》가 있습니다.

들어가며
_물질이라는, 아직은 깜깜한 방에서 팔을 휘저어 보자

1장 물질 탄생이라는 우주의 대사건
빅뱅과 물질, 그리고 에너지 / 물질을 쪼개 보자, 작게, 더 작게 / 이렇게 섞인 물질, 저렇게 섞인 물질 / 원소들의 탄생은 쾅, 활활, 펑펑!

2장 드디어 화학이 시작되다
원소와 원자, 끝내 헷갈리는 그 이름 / 그 작은 원소와 원자를 어떻게 발견했을까? / 다시 원자론을 수정하다 / 같은 원자지만 무게가 다른 원자 / 도무지 이해할 수 없었던 두 가지 물질 / 연금술을 탄생시킨 동서양의 원소설, 그리고 인간의 욕망 / 서양과 동양의 화학이 만나다

3장 물질은 어떤 모습으로 세상에 존재할까?
물질은 단단하거나 흐르거나 떠 있거나 / 끌어당기는 힘이 바로 물질의 차이 / 무엇이 물질의 상태를 바꿀까?: 상전이 / 상전이의 제1 공헌자, 온도 / 느끼기는 어렵지만 늘 존재하는 압력 / 끈적끈적 꿀렁꿀렁 젤, 졸, 플라스마

4장 물질의 상태를 측정하는 세 가지 기준
온도를 표현해 보자 / 압력을 측정해 보자 / 농도를 나타내 보자

5장 물질이 끓거나 얼거나 녹을 때
증발, 기화, 끓는점 / 어는점 혹은 녹는점 / 용액의 끓는점과 어는점

6장 이렇게 매력적인 화학 반응
아보가드로수 / 기체 반응의 법칙과 화학 반응식 / 돌이킬 수 있거나, 없거나: 가역 반응과 비가역 반응

7장 화학 반응으로 세상을 짓다
분자의 가짓수=원자의 조합? / 원자 배열을 바꿔 보자: 화학 반응 / 화학 반응과 반응 속도

8장 물질은 무질서를 좋아해
열을 뿜는 화학 반응, 빨아들이는 화학 반응 / 반응 속도를 조절할 수 있는 열의 이동 / 자유도와 무질서도

나오며
_깜깜한 그 방에서 한 발짝 밖으로