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化學 / Chemistry
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| 벤젠의 구조식 |
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대한화학회
미국화학회(Americal Chemical Society)
영국 왕립화학회(Royal Society of Chemistry)
1 개요
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한자 풀이하면 물질의 변화(化)를 다루는 학문(學)이라서 화학이다. 화학은 물질의 구조와 결합을 연구하는 자연과학의 한 분야다. 그래서 원자간 결합이 끊어지고 새로 이어지는 것을 화학적 변화라고 한다.
또한 화학적 변화 외에도 분자를 이루는 여부에 관계없이 원자 2개 이상의 상호 작용에 의해 나타나는 미시적/거시적 특성 역시 화학의 연구 분야다. 최근에는 학문 간에 연구 대상이 겹치는 경우가 많아지고 있으며, 들여다보면 다른 이름으로 같은 연구를 하는 학문도 많다. 한국 고등학교 교육과정의 과학 과목이 융합과학으로 바뀐 것도 이때문이다 화학의 경우에도, 전통적으로 물리학과 생물학의 영역으로 여겨졌던 분야까지 손을 뻗치고 있으며, 미국의 물리화학자 길버트 뉴턴 루이스는 아예 "화학자들이 하는 게 화학이다" (Chemistry is what chemists do)라고 말하기도 했다.
일반인들이 '과학자' 하면 떠올리는 하얀 가운에 시험관 들고 어디에 불 붙이면서 현란한 실험을 하는 모습이 바로 화학자들의 모습이다. 초등학생 대상의 과학 캠프에서 등장하는 대부분의 실험 역시 화학 실험이다. 아마도 물리 실험은 정교한 측정기기가 필요하고 생물 실험은 시간이 오래 걸리거나 현미경등의 아이들이 쉽게 다루기 어려운 도구가 필요해서 그런듯 하다. 지구과학 실험은... 더 이상의 자세한 설명은 생략한다
특히 대중매체에 나오는, 흰 가운을 입고 있고 실험대에는 비커에 색깔 있는 액체가 끓고 있고 그런 액체를 섞었더니 펑 터지는 그런 과학자와 과학 실험은 화학 중에서도 유기합성화학이나 분석화학의 이미지에 가장 가깝다. 물론 상대적으로 가깝다는 것이지, 실제 화학실험과는 다르다. 간혹 터지는 경우도 있기는 있으나, 그러면 누군가 죽거나 크게 다친다 물론 이 경우 지켜야 할 것을 지키지 않아 터지는 안전사고인 경우가 많다 실험시 조교나 교수님 말 좀 잘 듣자
화학과 교수님들이 수업 중 과거 어느 회사에서 화학과 관련없는 것을 가져오면 거금을 주겠노라 한 적이 있으나 아무도 상금을 가져갈 수 없었다(...)는 예시를 들며 화학이 영향을 미치는 범위가 상상을 초월한다는 점을 강조하시곤 한다. 진공을 만들어 가져가면 어떨까! 당장에 옷, 음식, 전자 기기, 약, 심지어 지구까지 전부 화학의 손길이 거치지 않는 것이 없다. 때문에 사람들이 무언가에 화학물질[1]이 들어가는 것을 기피한다는 말을 들으면 전공자들이 쓰게 웃는 것은 바로 이 때문. 화학 덩어리에 또 화학이 섞여봤자 화학이지 않은가.
또, 오늘날에는 기기분석과 레이저, 컴퓨터 시뮬레이션을 도구로 사용하는 화학자의 비중도 그 어느때보다 높다.[2] 그러나 화학자가 아닌 대부분의 다른 과학자는 전혀 다른 환경에서, 전혀 다른 복장으로, 전혀 다른 실험을 하며, 그나마 화학자와 인상착의, 연구 장비, 연구 환경이 비슷한 건 분석화학자나 생화학자 정도가 있다.
수학과 물리의 영향을 많이 받는 학문이기 때문에 그런 학문과 친해지는 건 피할 수 없다. 때문에 양자화학으로 고통받는다! 팡팡 터지는 실험하다가 슈뢰딩거를 공부하면 뇌가 팡팡 터지는 기분이 든다
2 역사
- 이 부분의 본문은 화학/역사 입니다. 화학사가 화학 공부에 중요한 만큼 중요한 부분만 여기 적고 나머지는 본문에 적어주세요.
고대 그리스 자연철학에서는 물질의 근본 요소와 변환에 대해 많은 논의가 이어졌는데, 현대의 관점에서 그나마 의미있는 주장은 데모크리토스의 에피쿠로스의 원자론이다. 일단은 아리스토텔레스의 이론이 고대 지중해 세계에서는 주류 이론이 되었지만, 원자론도 결코 잊혀진 상태는 아니었다.
이후 8세기~13세기 이슬람 과학이 꽃필 시기에는 아랍, 페르시아의 화학자가 화학과 약학의 발전에 많은 공헌을 했다. 그리스 과학을 단순히 이어받는 것을 넘어서 물질의 구성에 관한 새로운 이론이 추가되었고 여러 실험 기법이 정리되었다. 연금술은 화학과 같은 지식체계를 가지고 있지는 않지만, 방법론적으로 화학의 발전 기반을 마련했다. [3]
한편, 12세기 이후 무역과 전쟁을 통해 이슬람 과학의 성과가 이탈리아 등지로 조금씩 확산되었고 점차 유럽이 화학의 중심지로 자리잡았다. 16세기에는 파라켈소스{필리푸스 파라켈수스(Philippus Paracelsus)로 본명은 필리푸스 아우레올루스}가 의약 화학(iatrochemistry)를 발전시켰고 리바비우스가 최초의 화학 교과서를 저술하였다.
17세기는 근대 화학의 태동기로, 1661년에는 로버트 보일이 원자, 분자, 화학 반응에 대한 개념을 정리했다. 이후 17, 18, 19세기 내내 분리분석기술과 합성 방법, 화학 및 물리학 이론의 발전을 바탕으로 원소와 간단한 구조의 화합물이 수없이 발견되었고, 열화학과 기체에 대한 이론을 비롯해 이론적 배경도 비교적 튼실해졌다. 18세기 말 '근대 화학의 아버지'라는 별명이 붙은 앙투안 라부아지에는 질량 보존의 법칙과 원소의 개념을 정립하였으며 분석 화학과 화학 명명법의 발전에 기여하였다. 1803년, 존 돌턴이 근대적 원자설을 발표한 것 또한 화학 역사에서 중요한 이정표가 되었다. 이어서 1811년에는 아메데오 아보가드로가 아보가드로의 원리와 분자설을 발표했다.
이 외에도 19세기에는 이성질체가 발견되고 화학평형의 개념이 탄생했으며 생화학과 유기화학, 배위화학이 발전하였으며 화학도들의 아이돌 멘델레예프에 의해 주기율표가 작성되는 등 화학이 동시대의 다른 분야처럼 빠르게 발전하였다. 또, 19세기 중반 이후로는 화학이 의사와 약제사를 위한 학문에서 오늘날과 같이 기술과 산업의 근간이 되는 학문으로 자리잡기 시작하였다. 19세기 말에서 20세기 초의 기간은 물리화학이 태동한 시기로서, 1876년 깁스에 의해 화학 평형의 물리적 근원이 해명되었고, 1927년 양자역학이 비로소 개발됨과 동시에 화학 결합과 분자의 전자기적 구조에 대한 이해가 놀라울 정도로 깊어졌다.
1953년에 DNA의 나선 구조 중 하나가 발견된 것을 시작으로, Na/K-ATPase, 미오글로빈 등 생체고분자의 구조와 반응에 대한 연구도 빠르게 진행되었다. 1970년대 이후로는 컴퓨터의 발전과 함께 계산화학이라는 새로운 분야가 태어났다.
3 분야
화학의 전통적인 분류 방식은 물리화학, 유기화학, 무기화학, 분석화학의 네 분야로 나누는 것이지만, 20세기 후반에 들어와 각 세부 분야의 학제간 연구와 응용이 넓어짐에 따라 경계가 많이 사라졌다. 21세기 들어서는 위의 네 분야에 고분자화학을 넣어서 다섯 분야의 핵심영역(Core area), 그리고 농업/환경/지구화학, 생(명)화학, 재료/나노화학 등의 학제간 영역(Multidisciplinary area) 등으로 분류한다. [4]
몇 가지 주요 분야를 들자면 아래와 같다.
3.1 물리화학
Physical Chemistry
물리화학