물리학에서 바라본 세상

유기물과 무기물0

06-09-07 나나 1,123

고대 그리스인들은 물질을 더 이상 쪼갤 수 없는 원자로 이루어져있다고 생각했다. 하지만, 이제 우리들은 이 원자는 다시 원자핵과 전자로 쪼개지며, 원자핵은 다시 몇 개의 중성자들과 양성자들로 분리할 수 있다는 것을 알고 있다.

입자의 표준모형에 의하면 자연의 모든 물질과 힘을 더이상 쪼갤 수 없는 17개의 입자들로 이루어졌다고 설명한다. 즉, 이 모델에 의하면 세상은 12개의 기본입자와 4개의 힘을 전달하는 매개입자, 그리고 기본입자의 질량을 결정하는 힉스입자로 이루어져 있다. 그리고 원자핵를 구성하는 입자인 양성자와 중성자는 3개의 쿼크들로 이루어져 있다고 말하고 있다.  
 
하지만, 우리가 경험하는 물질들은 단순하게 말하면 모두 전자와 (양성자와 중성자로 구성된) 원자핵으로 구성되어 있다. 따라서 이 글에서는 물질이 전자와 원자핵을 기본 물질로 이루어졌다고 단순화하여 생각해보자. 
즉, 지구상의 다양한 물질들은 원자핵과 전자들이 전자기력에 의해 결합되어 있는 원자들로 이루어져 있다. 또한, 자연 상태로 지구에 존재하는 원자는 103개이며, 이들의 다양한 결합에 의해서 우주의 모든 물질들이 구성된다는 것을 알고 있다.

이것을 유추하여 생각해보면, 자연에 존재하는 다양성은 서로 다른 것들의 상호작용과 결합에 의해서 이루어진다고 단순화시킬 수 있다. 즉, 화학적 접근방법에 의하면 이 원자들이 서로 결합하여 다양한 분자들을 만들게 된다. (예, 2H+O = H2O.) 

우리가 주변에서 경험하는 물질들은 대부분 이 원자들이 서로 결합하여 생성된 새로운 성질을 가진 분자들이다. 이런 관점에서 보면, 재료(원인)는 단지 원자핵과 전자뿐이지만, 우리를 주변에 있는 결과물(현상)인 인 분자들은 그 수효를 셀 수 없을 만큼 많다. 또한 이들 분자들로 이루어진 생명체들의 개수 또한 셀 수 없이 많다.

분자들에 의해서 이루어진 물질은 무기물과 유기물로 분류된다. 유기물의 기준은 좀 모호한 측면이 있지만, 간단히 탄소를 중심으로 산소와 질소와 수소 등이 서로 화학적으로 결합된 물질을 유기물이라고 말할 수 있다. 하지만 일반적으로 유기물이라고 하면 탄소 화합물이라고 생각해도 좋다. 탄소는 참으로 재미있고 특이한 원소이다. 왜냐하면 탄소로 된 화합물(유기물)의 개수는 그 이외 다른 원자들이 만드는 화합물들(무기물)의 개수와 비슷하거나 많을 것으로 개인적으로 추측한다.

이것은 탄소가 벤젠, 프로판, 파이결합, 알파결합 등 다양한 결합(모습)을 가지고 있기 때문일 것이다. 그래서 탄소 화합물은 무기물과 상반되는 유기물이라는 새로운 분류 기준이 되었다.
탄소의 이런 특성 때문에 과학자들은 다른 행성에 생명체가 있다면 탄소 화합물로 구성된 생명체가 있어야 한다고 생각한다.  화학적으로 보면 생명은 유기물, 즉 탄소의 다양한 결합에 의해서 이루어진 것에 불과하다. 탄소 이외에 이와 같이 다양한 결합들을 할 수 있는 원자는 없는 것 같다.

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