화학 개요

화학은 자연 현상을 대상으로 하는 기초 과학의 한 분야로서 물질의 성질과 변화를 통하여 관련된 분야의 원리와 법칙을 찾아내는 학문이다. 화학은 사람의 생활과도 깊은 관련이 있어서 지금까지 생활에 많은 변화를 일으켰다.

 

목차

1. 역사 속의 화학
2. 생활 속의 화학
3. 직업 속의 화학
4. 탐구 속의 화학

 

1. 역사 속의 화학

 

불을 사용하기 시작한 인간은 광석에서 구리, 철, 금, 은 등을 추출하여 생활에 이용하였다. 또한 중세의 연금술로 용융, 여과, 증류, 승화 등의 실험 방법이 개발되었고, 질산과 황산을 만들어 썼으며, 금을 녹일 수 있는 왕수가 만들어지기도 했다.

 

Chemistry(화학)라는 용어는 용융한 금속으로 형체를 만드는 틀인 검은 흙 cham에서 chemia → chemistry로 유래된 것이다.

 

연금술은 아랍어의 전관사 al을 붙인 합성어 alchemy이다. 연금술은 이집트, 중국은 물론 인도에까지 널리 퍼져 화학의 발전에 크게 영향을 미쳤다.

 

1766년 캐번디시가 수소를 발견하고 8년 후에 프리스틀리가 산소를 발견하자 프랑스의 라부아지에는 정밀한 실험을 통해 슈탈의 플로지스톤 설을 부인하고 연소 이론을 확립하였다.

 

그는 공기가 한 가지 성분이 아니며, 그 중 한 기체는 물질이 탈 때 결합하는 산소임을 확인하였다.

 

1895년에는 린데가 액체 공기를 만들어 공기를 생활에 이용하게 되었고, 1905~1909년에는 하비와 보쉬의 질소를 사용한 암모니아의 합성이 요소 비료의 합성으로 이어져 농업과 화학 발전에 크게 기여하였다.

 

숯을 태워 철광석을 녹여 얻은 무쇠로 농기구와 생활 용품을 만들어 사용하던 시절에서 철광석, 석회석, 코크스를 용광로에서 태워 철을 대량 생산하는 시대로 발전하게 되었다.

 

또한, 헨리 베세머의 전로의 발명으로 강철이 생산이 가능해졌으며, 강철 레일과 강철 바퀴의 생산으로 이어져 목재 수레가 기관차로 바뀌면서 인류의 교통 수단에 혁신을 불러 일으켰다. 이에 따라 인간의 이동과 물물 교환은 화학 분야뿐만 아니라 인류 문명의 전 분야를 크게 발전시켰다.

 

나무와 석탄 등의 자원을 그대로 연료로 사용하였으나 후에 이루어진 화학자들의 연구로 원유를 분별 증류하여 액체 연료와 기체 연료를 얻게 되었으며, 이러한 연료 사용은 우리의 주거 환경을 크게 변화시켰다.

 

또한, 화학 물질에 대한 탐구의 결과는 수많은 플라스틱, 합성 섬유, 합성 의약품을 개발하여 편리한 생활을 누리게 되었으며, 많은 질병의 퇴치에도 크게 공헌하였다.

 

2. 생활 속의 화학

 

50여 년전만 해도 우리 나라의 가정집 부엌에서는 연료로 나무를 사용했으며 무쇠로 만든 솥으로 밥을 지었다. 그리고 부엌에는 나무로 만든 밥상, 여러 가지 그릇, 저장 용기 등이 놓여 있었다.

 

선반 위에 놓여 있는 놋쇠는 아연과 구리의 합금으로 우리 조상들이 오랫동안 사용해 온 금속 제품이다.

 

항아리의 표면에 바르는 유약은 오랜 전통을 지닌 화학 물질이다.

 

우리의 전통 한옥은 나무가 주재료이며, 지붕에는 흙으로 빚어서 구워 만든 기와를 사용하였다.

 

한옥 내부도 대부분 나무로 구성하였으며 창문은 나무를 처리하여 만든 창호지를 사용하였다.

 

방은 돌과 흙을 사용하여 구들을 놓았으며 방바닥에는 장판지를 발랐다.

 

병풍의 뼈대는 나무와 종이로 만들지만 그림이나 글씨는 그을음으로 만든 먹물이나 치자, 쪽 등의 천연물에서 우러난 화학 물질인 색소를 사용하였다.

 

현대 가정의 부엌에는 화학의 눈부신 발전으로 새로운 화학 제품이 많이 놓여 있다. 주방 기구에는 순수한 금속으로 만들어진 알루미늄 제품, 합금으로 만든 칼, 은 제품, 냄비, 주전자, 스테인리스 스틸로 만든 싱크대, 여러 가지 세제, 플라스틱 컵, 합성 고무로 만든 도마, 그 밖에 식초, 베이킹 파우더, 간장 등 물, 공기, 금속, 탄소 화합물로 만들어진 여러 가지 화학 물질이 많다.

 

현대의 주택은 옛날과는 달리 벽돌, 석회석으로 만든 시멘트, 철근 등으로 구조물을 만들고 있으며 페인트, 합성 스레트, 합성 섬유로 만든 카펫, 석영으로 만든 강화 유리, 폴리스티렌 단열재 등이 쓰인다.

 

연료로는 액화 천연 가스를 사용하며 난방용으로 태양 에너지의 집열판을 사용한다. 그 밖에 화학 물질로 가정에는 좀약, 살충제, 비료 등을 쓰고 있다.

 

3. 직업 속의 화학

 

화학을 깊이 공부한 사람에게는 수많은 직종이 활짝 열려 있다. 화학은 중심 과학이라는 말을 자주 한다. 그것은 생물, 물리, 지구 과학, 재료 공학, 천문학, 해양학, 전자 공학 등을 전공하는 경우에 밑거름이 되는 학문이기 때문이다.

 

화학을 전공하면 어떤 일을 할 수 있는지 예를 들어 보자.

 

화학 중에 탄소 화합물을 다루는 분야를 유기 화학이라고 한다. 이 분야를 전공하면 합성 섬유, 합성 고무, 플라스틱, 합성 의약품 등을 개량하고 새로운 소재를 만드는 일에 종사할 수 있다. 이러한 화학자를 유기 화학자라고 한다.

 

나일론을 합성한 캐러더스도 유기 화학자 중의 한 사람이었다. 캐러더스 이후 많은 화학자들이 강철보다 강한 물질을 만들기 위해 연구한 결과 탄소 섬유로 강화된 플라스틱을 개발해 내었다.

 

이러한 분야에 종사하려면 대학에 진학하여 화학, 물리, 수학 등의 기초를 닦은 후 유기 합성에 관한 학문과 컴퓨터를 활용한 최신 기기로 실험을 할 수 있는 실력을 쌓아야 한다.

 

화학과 관련이 깊은 직업에는 다음과 같은 것이 있다.

 

1) 과학자, 기술자, 교수, 중고등학교 교사, 생화학자, 농화학자, 향료 제조자, 양조 기술자, 독극물 연구원, 화장품 제조자

 

2) 의사, 약사, 치과 의사, 한의사, 병리학자, 의료 기구 제조자, 법의학자, 과학 관련 공무원, 과학 담당 신문 기자, 품질 관리사, 식품 영양학자, 변리사

 

4. 탐구 속의 화학

 

화학은 인간이 4000년 전부터 발전시켜 온 과학이다. 청동기 시대에는 광석을 녹여 금속을 얻었으며, 르네상스와 산업 혁명 시대에는 더욱 괄목할 만큼 발전하였다.

 

지난 100여 년  동안에는 화학이 우리 삶의 질을 윤택하게 해주는 데 이바지하였으며, 앞으로 100년 후까지는 나노 수준의 화학이 발전하여 우리의 생활을 더욱 풍성하게 해 줄 것이다.