화학의 정의
화학(化學)은 물질의 성질, 조성, 구조, 변화 및 그에 수반하는 에너지의 변화를 연구하는 자연과학(自然科學)의 한 분야입니다. 물리학(物理學)도 역시 물질을 다루는 학문이지만, 물리학이 원소(元素)와 화합물(化合物)을 모두 포함한 물체의 운동과 에너지, 열적·전기적·광학적·기계적 속성을 다루고 이러한 현상으로부터 통일된 이론을 구축하려는 것과는 달리 화학에서는 물질 자체를 연구 대상으로 한다는 점에서 차이점이 있습니다. 화학은 이미 존재하는 물질을 이용하여 특정한 목적에 맞는 새로운 물질을 합성하는 길을 제공하며, 이는 농작물(農作物)의 증산, 질병의 치료 및 예방, 에너지 효율 증대, 환경오염(環境汚染) 감소 등 여러 가지 이점을 제공합니다.
화학의 어원
화학은 연금술사들이 물질을 섞으면서 발전시켰기 때문에 화학을 뜻하는 영어 ‘케미스트리(chemistry)’는 연금술을 뜻하는 단어 ‘알케미(alchemy)’에서 비롯하였습니다. 이는 다시 아랍어 ‘알 키미야(الكيمياء, al-kīmiyāʾ)’에서 왔는데, 이 단어의 어원에 대해서는 여러 가지 설이 있습니다.
‘화학(化學)’이란 단어는 물질의 변화를 다루는 학문이라는 점에 착안한 번역어입니다. 이 번역어는 장덕이의 《항해술기(航海述奇), 1866》, 윌리엄 알렉산더 파슨스 마틴의 자연과학 교과서 《격물입문(格物入門), 1866》 등에서 처음 쓰였습니다.
화학의 역사
고대 화학
인류에 의해 발견된 최초의 기록된 금속은 금(金)인 것으로 보이며, 구석기(舊石器) 후기(약 BC 40,000년 전)에 스페인 동굴에서 소량의 천연 금이 발견되었다고 합니다.
은(銀), 구리(銅), 주석(朱錫) 및 유성 철(鐵) 또한 고대 국가에서 일부 제한된 양의 금속 가공을 허용하면서 고대유물로 발견 될 수 있었습니다. 기원전 3,000년경 유성 철제로 만든 이집트 무기는 "천국의 단검(天國短劍)"으로 높이 평가 받았다고 합니다.
아마도 통제 된 방식으로 사용된 최초의 화학 반응은 불이었을 것입니다. 그러나 천년 동안 불은 단순히 열과 빛을 생성하면서 한 물질을 타는 나무나 끓은 물처럼 다른 물질로 변형시킬 수 있는 신비한 힘으로만 알려졌습니다. 불은 초기 사회의 여러 측면에 영향을 미쳤습니다. 이들은 요리 및 서식지(棲息地) 조명과 같은 일상 생활의 가장 단순한 면에서 부터 도기, 벽돌 및 금속을 녹여 도구를 만드는 것과 같은 고급 기술(高級技術)에 이르기까지 다양했습니다.
유리(琉璃)의 발견과 금속(金屬)의 정화로 이어지는 불로 인해 야금이 부상했습니다. 야금의 초기 단계에서 금속의 정화 방법이 요구되었고, 금은 BC 2,900년 초기의 고대 이집트의 귀중한 금속이 되었습니다.
17세기와 18세기의 초기 화학
영국계 미국인 화학자(化學者) 로버트 보일 (Robert Boyle, 1627-1691)은 연금술(鍊金術)에 대한 현대의 과학적 방법을 도입하고 화학을 연금술과 분리하였습니다. 그의 연구가 연금술 전통에 뿌리를 두고 있음에도 불구하고, 보일은 오늘날 현대의 화학자이며 현대화학(現代化學)의 창시자이자 현대 실험 과학 방법의 선구자(先驅者) 중 한 사람으로 불리고 있습니다. 원래 발견자가 아님에도 보일은 1662년에 제시한 보일의 법칙으로 가장 잘 알려져 있습니다. 보일의 법칙은 폐쇄(閉鎖)된 시스템 내에서 온도만 일정하게 유지된다면 가스의 절대 압력과 부피가 반비례함을 보여 줍니다. 보일은 또한 화학 분야의 초석으로 간주되는 1661년의 《의심 많은 화학자》라는 획기적인 저서로 인정 받았습니다. 이 저서에서 보일은 모든 현상이 움직이는 입자의 충돌의 결과라는 가설을 제시합니다. 보일은 화학자들에게 실험을 호소했으며, 실험은 땅, 불, 공기 및 물과 같은 고전적인 4 가지 원소만으로 화학 원소를 제한하는 것을 부정했습니다. 또한 그는 화학이 의학이나 연금술에 종속되어 과학의 지위로 부상하지 못하도록 막는 것을 중단해야 한다고 촉구하면서, 중요한 것은 과학 실험에 대한 엄격한 접근 방식이라고 주장하였습니다. 그는 모든 이론이 사실로 간주되기 전에 실험적으로 입증되어야 한다고 믿었습니다. 이 저서는 원자, 분자 및 화학 반응의 가장 초기의 현대적인 아이디어를 포함하고 있으며, 현대 화학 역사의 시작을 나타내고 있습니다. 보일은 또한 화학 물질을 정제하여 재현 가능한 반응을 얻으려고 시도했습니다. 그는 재료 물질의 물리적 특성(物理的特性)과 상호 작용(相互作用)을 설명하고, 정량화(定量化)하기 위해 르네 데카르트가 제안한 기계 철학(機械哲學)을 공개적으로 지지하였습니다. 보일은 원자핵론자(原子核論者)였지만 원자보다 더 많은 입자를 선호했습니다. 그는 속성이 유지되는 물질의 가장 정밀한 부분은 미립자(微粒子)의 수준에 있다고도 논평했습니다. 또한 그는 공기 펌프로 수많은 조사를 수행했으며, 공기가 펌프로 퍼져 나가는 것을 수은이 떨어지는 것으로 나타내 보였습니다. 그는 또한 컨테이너에서 공기를 펌핑하면 화염을 없애고 내부에 있는 작은 동물을 죽일 수 있음을 관찰했습니다.
댓글