[과학] 로맨틱한 화학자, 험프리 데이비

라부아지에의 죽음으로부터 몇 년이 지난 후, 런던에 새로운 스타가 등장했다. 그 이름은 험프리 데이비이다. 그는 1801년에 열린 첫 강연부터 극찬을 받았다. 강연은 당시 유행의 첨단을 좋아하는 사람들과 젊은이, 그리고 지적 호기심이 강한 낭만주의자들로 항상 가득 찼다. 행사장인 왕립연구소 앞 거리는 관람객들의 마차로 혼란스러웠기 때문에 런던에서 처음으로 일방통행으로 지정할 정도였다. 데이비는 화학자였고, 강연도 화학에 관한 것이었는데, 이 성황은 실로 놀라웠다. 데이비는 사람을 기쁘게 하는 재능이 있었을 것이다. 약간의 폭발 실험을 선보이거나, 당시에는 아직 놀라움의 대상이었던 전기를 이용한 실험도 도입하면서 행사장을 찾은 사람들의 마음을 사로잡았다.

1802 풍자 만화 제임스 길레이 표시 왕립 연구소 공압학에 대한 강의, Davy가 풀무를 들고 럼포드 백작 맨 오른쪽을 보고 있습니다.

 

그런데 이탈리아 파비아 대학의 물리학 교수였던 알레산드로 볼타는 1799년 세계 최초의 전지를 만드는 데 성공했다. 그리고 얼마 지나지 않아 이 배터리(당시에는 볼타 전지라고 불렀다)를 사용하면 물을 수소와 산소로 분해할 수 있다는 사실이 발견되었다. 이 발견을 알게 된 데이비는 앞으로 배터리를 잘 활용하면 유명해질 수 있을지도 모른다고 직감했다. 그리고 기부금을 모금하여 대량의 볼타 전지를 사들였다. 이 배터리를 사용한 데이비의 초창기 실험은 부식성이 강한 탄산칼륨이라는 물질에 높은 전압을 가하는 것이었다. 탄산칼륨이 들어있는 용기에 전극을 꽂으면 '수은과 매우 흡사하고 금속성이며 광택이 있는' 구형 물질이 발생했다. 데이비는 이 물질을 칼륨이라고 이름을 붙였다. 이 물질은 발화성이 높고, 밝은 불꽃을 일으키며 연소했다. 칼륨의 발견에 감격한 데이비는 이 물질을 사용한 수많은 공개 실험에서 청중을 크게 감동하게 했다.

 

볼타 전지

 

데이비는 이러한 전기분해로 나트륨, 칼슘, 스트론튬, 바륨, 마그네슘, 염소 등 많은 원소를 발견했다. 데이비는 비밀의 세계에 한 걸음 한 걸음 발을 들여놓는 듯한 기분이 들었다. 데이비는 모든 물질은 원소로 이루어져 있으며, 그 원소는 결코 그 이상 '어떤 화학적 방법을 사용해도 분해'할 수 없는 것으로 생각했다. 또한 이런 추측도 하였다. 전기는 물질을 분해하지만, 물질을 형성하는 것도 자연계에 존재하는 전기이다. 정말 그럴지도 모른다. 이들은 모두 과학사상 위대한 업적이라고 할 수 있는 것들이다.

 

하지만 데이비의 최대 업적은 화학을 대중화한 것일지도 모른다. 일반 대중들도 화학에 관심을 가지게 되었다. 많은 젊은 여성들이 그의 팬이 되었다. 그 팬 중 한 명이 이렇게 말했다. “실험하는 그 눈을 참을 수 없다.” 그리고 간과해서는 안 되는 것은 행사장에 많은 젊은 실업가와 공장주가 방문했다는 것이다. 모두 데이비의 이야기 속에서 자신이 하는 업무의 힌트를 찾으려고 했던 것이다. 또한 그는 새로운 화학이 만들어내는 비즈니스 기회에 매우 민감했다. 게다가 데이비는 연구 동료인 존 돌턴에게 프레젠테이션 능력을 키워주려고도 했다. 실제로 연설하게 한 다음 조언도 해 주었다.

 

돌턴은 오늘날 원자론을 다시 제기한 인물로 유명하다. 보일과 마찬가지로 기체 연구에 힘쓰던 그는 밀폐된 용기 안에 기체가 작용하는 압력의 정체는 기체 원자가 용기 내부의 여기저기에 부딪혀서 생기는 힘이라고 생각했다. 그리고 원소는 모두 그 원소 특유의 원자로 이루어져 있으며, 그 원자들이 모여 '원자의 집합체'를 형성하고 있다고 이해했다. 그러나 당시에는 이러한 생각은 거의 고려되지 않았다.

 

데이비는 51세의 젊은 나이로 사망한다. 독성 가스를 포함하여 실험에서 다양한 기체를 흡입했기 때문이라고 한다. 탄광에서 사용하는 안전 램프도 그의 발명품이지만, 그 밖의 업적 중에는 눈에 보이지 않는 것이지만 과학사에 남을 만한 것이 있다. 데이비의 팬으로 메리 셸리라는 여성이 있었다. 바로 '프랑켄슈타인'의 저자다. 이 책의 등장인물 모델은 데이비이고, 또한 인공 생명을 창조한다는 아이디어는 데이비가 행한 전기 실험에서 힌트를 얻었다고 한다. 이 책은 영화화도 되어 특정 과학자의 이미지를 대중에게 심어주었다. 과학자는 매우 우수하고 연구에 열정적인 사람이지만, 마지막에는 자신들조차 이해하지 못하고 통제할 수 없는 괴물을 만들어내는 존재라는 것이다. 데이비에게는 콜리지라는 시인 친구가 있었다. 데이비가 실험에 몰두하는 모습을 보고 '과학자'라는 말을 처음 만들었다. 사실 그때까지 '과학'이라는 말은 음악의 과학, 윤리의 과학이라는 식으로 지적 활동 전반에 걸쳐 사용되었다. 또한 그때까지의 '자연 철학자'라는 말은 조금 어색하고, '과학하는 사람'으로는 위엄이 너무 없었다.

메리 셸리의 초상화

 

 

원소와 주기율표

 

아리스토텔레스는 이 세상의 모든 물질은 5가지 원소로 이루어져 있다고 생각했다. 그리고 원소를 다음과 같이 정의했다. 원소는 “물질을 구성하는 최소 단위로, 더 이상 분해할 수 없는 것”이다. 이 생각은 5원소가 그보다 작은 원자로 이루어져 있다는 사실이 발견될 때까지 통설이었다. 오늘날에는 원소란 동일한 종류의 원자만으로 이루어진 순수한 물질로 정의되고 있다.

 

잘 알려진 원소로는 산소 , 탄소, 수소, 질소, 철, 구리, 금, 은 등이 있다. 원소의 수는 발견과 함께 조금씩 증가하였다. 18세기 라부아지에는 최초의 근대적인 원소표를 작성하여 저서 《화학원론》에서 33개의 원소를 소개했다. 간결한 것이었지만 그중에는 산소 등 의 원소 외에도 '빛'이나 '열원' 등 오늘날에는 생각할 수 없는 것까지 원소라고 적혀있다. 현재 원소는 자연계에 존재하는 94개와 인공적인 것이 23개로 알려져 있다. 가장 새로운 인공 원소는 천문학자 코페르니쿠스의 이름을 딴 '코페르니슘'이라고 불리는 것이다. 원소 번호는 112번이고 원소 기호는 'Cn'이다.