자연에 감추어진 비밀을 한겹씩 벗개내는 것이 화학 공부의 재미이다.
소금은 일상생활에서 늘 보아왔던 것이다. 우리는 소금을 관찰하고 맛봄으로써 그 색깔과 맛을 쉽게 알 수 있다. 그러면 소금 즉 염화나트륨(NaCl)을 구성하는 입자는 어떤 것일까? 소금 알갱이는 원자 분자 이온 중 어느 입자들의 집합체일까? 소금은 인체에 이로운 물질일까? 해로운 물질일까? 소금이 인체에 이로운 물질이라면 소금을 구성하고 있는 원소들도 인체에 이로운 것일까?
실험이 중요
이런 궁금증들은 문헌조사를 통해 어느 정도 해소시킬 수 있지만 가장 좋은 방법은 직접 실험을 해보는 일이다.
우리가 매일 조금씩 섭취하고 있는 소금의 대부분을 바닷물을 증발시키는 천일 제염이나 기계제염에 의해서 값싸게 얻고 있다. 그러나 화학자는 폭발성있는 금속 나트륨과 유독성의 기체 염소를 사용하여 인체에 해가 없는 NaCl을 합성해 보고 싶은 강렬한 충동을 느낀다. 자 한번 NaCl를 합성해 보자. 그림과 같이 장치한 다음 B에 작은 나트륨조각을 2~3개 넣고 A에서 표백분에 염산을 가해 염소를 발생시킨다. 이때 유도관끝은 물이나 아황산나트륨 수용액에 담가 둔다. B를 서서히 가열해 보자. 시간이 지나면 은백색의 금속나트륨이 흰색의 고체가 되는 것을 볼 수 있을 것이다. 즉 2Na+Cl₂→2NaCl의 반응에 의해 소금이 생성된 것이다.
화학자들은 그것으로 만족할 수가 없어 더욱 연구를 계속했다. X선 회절법에 의해서 소금 결정 속의 구성 입자들의 배열을 알아냈고 격자를 이루는 것은 구성 입자들이 약한 정전기적인 힘을 가지고 있기 때문이라는 사실을 증명했다. 이와같이 화학 공부를 하는 것은 자연에 감추어진 수많은 비밀들을 한겹한겹 벗기면서 인류의 복지를 위해 봉사하는 것이다.
화학공부에 필요한 적성
화학은 관찰과 실험을 토대로 사실을 이론화하여 쌓아온 기초 과학의 한 분야이다. 따라서 어떤 사실을 관찰 또는 실험으로 확인했다고 해서 화학 공부를 다 완성한 것으로 생각해서는 안된다. 화학에서 취급하는 기본 개념은 물질을 구성하는 입자들과 에너지와의 관계를 연관지어 주변에서 일어나는 현상을 깊이 이해하는 일이다. 화학을 이루는 2개의 큰 핵심은 다음과 같다.
입자들의 결합→구조→성질연구
열 화학→화학 평형→반응속도
위 두 핵심의 상호 작용을 시간, 공간, 운동, 일과 열에 관계지어서 공부하는 학문이 화학인 것이다. 이처럼 화학공부를 잘 하려면 실험한 결과를 요약정리할 수 있도록 문헌을 조사하고 연구를 계속하여 발전시켜 나가야 한다.
다른 과목에서도 마찬가지이겠지만 화학공부를 재미있게 하려면 우선 자신의 소질이나 적성에 맞아야 할 것이다.
다음과 같은 적성을 지닌 사람이라면 화학공부에 특히 흥미를 가지고 성공을 거둘 수 있을 것이다.
●이론이나 실험에 늘 수학이 쓰이므로 수학 성적이 좋은 사람
●지적 호기심이 강하여 독창적인 사고력을 가진 사람
●실험 기구의 조작 능력이 좋고 약품을 잘 다룰 수 있는 사람
●사물을 객관적으로 주의 깊게 생각하고 냉철한 판단력을 갖춘 사람
●문제를 자신의 두뇌로 늘 생각하여 해결하고 인내와 끈기가 있는 사람
●외국 문헌을 통해 기술을 습득하게 되므로 어학능력이 좋은 사람
카드를 만들어 활용해야
물론 앞서 든 적성이 있어야만 화학공부를 잘 한다는 것은 아니다. 다음에는 이공계에 진학하고자 하는 학생들이 어떻게 하면 화학공부를 쉽고 효과적으로 할 수 있는지를 간추려 본 것이다.
●화학의 기본 개념과 원리를 철저히 정확하게 이해하기 위해 교과서를 자주 정독 한다. 수업이 시작되기 전에 1~2번 읽어 보는 것이 더욱 좋다.
●중요한 법칙, 공식, 화학식, 화학 반응식은 카드로 만들어 자주 보며 왼다.
●공식에는 수치를 대입하여 끝까지 계산하여야 하며 단위가 틀리지 않도록 주의한다. 문제는 많이, 자주 풀수록 실력이 급속히 향상된다.
●참고서는 좋은 것 1권을 택하여 여러번 반복해서 보고 문제를 풀어 본다.
●교과서에 실린 자료, 즉 그림 사진 통계표 등이 의미하는 것을 정확히 알아둔다.
●교과서에 포함된 실험 내용을 철저히 이해하도록 노력한다.
●교과서 뒷편의 찾아보기 용어들에 대해 카드에 간단히 정리하여 수시로 외워두자. 용어를 바르게 정의하는 일은 대단히 중요하다.
●화학 발전에 공을 세운 역대 화학자들의 업적을 적은 화학사도 가끔 읽어두자. 이공계를 지망하는 여러분은 누구나 조금만 노력하면 훌륭한 화학자가 될 수 있다.
계속 노력하면 노벨 화학상도 받을 수 있는 훌륭한 사람이 될 수 있는 것이다.
끝으로 생각해 볼만한 문제를 두 개 내본다. 이 문제를 풀면서 화학의 재미를 맛보기 바란다.
1. 염소는 독성이 있고 나트륨은 물과 만나면 폭발성이 있는데 이 두 원소로 이루어진 소금은 독성도 폭발성도 없는 이유는 무엇일까?
2. 소금은 왜 맛이 짤까?
