2019. 8. 11. 07:35ㆍ일반/생물·과학과생각
<4>원자설
산소수소등 발견 4원소설 오류 판명
공기 원소아니라 질소등 원자 결합체
기원전 4세기경 고대 그리스시대에서 4원소설이 정립되었다. 그런데 이가운데서도 물질의 기본에 대해 일원론과 다원론이 팽팽하게 대립하고 있었다. 기원전 4,5세기 데모크리토스는 일원론을 주장하면서 모든 물질은 원자(atom)라는 물질로 이루어져 있다고 주장하였다. 물론 그는 어떻게 하면 이 원자로 어떤 물질을 만들 수 있으며 이 원자가 다른 특성을 가졌는지는 설명하지 못해ㅆ다. 한편 아낙사고라스는 물질의 기본은 여러개로 구성됐다는 다원론을 주장하고 우리감각이 인식할 수 없는 한계가 있다고 하는 분할유한론과 한없이 분할할 수 있다는 무한론이 있었다. 데모크리토스는 분할유한론의 대표적인 사람으로 그는 모든 물질은 원자이상 분할할 수 없다고 강조하였다. 아낙사고라스는 모든 물질은 끝없이 나누어 질 수 있다고 믿었다.
서양에서는 중세를 암흑의 시대라고 부른다. 로마시대에 들어오면서 기독교가 번창하고 기독교 교리가 모든 것을 우선하여 자유로운 학문이 불가능해졌다기 때문이다. 기독교 교리에 위배되는 학설을 주장하여 종교 재판에서 이단으로 판정되면 화형에 처해지곤 했다. 브루노의 화형, 갈릴레오의 사형선고가 대표적인 예이다. 13세기에 이르러 문예부흥이 일어나기 시작하고 과학도 서서히 기지개를 켜기 시작하였다. 16세기에 이르면 본격적인 발전이 이루어지기 시작한다.
16세기 헬몽은 4원소설에 있어서 불의원소설을 반대했다. 물질이 불 속에 있으면 작열상태의 가스와 연기뿐이라는 사실에서 이와 같이 주장하였던 것이다. 그리고 원소라는 것에 대한 개념도 더욱 확실해지는데 17세기 보일은 "내가 말하는 '다른 어떤 물질로 만들어지지 않거나 섞이지 않는 물질을 말한다…그것은 완전한 화합물이라 일컫는 온갖 것들을 만드는 성분이며 화합물이란 결국 그성분으로 분리되는 성분이다." 라고 했다. 예로 놋쇠는 구리와 아연으로 분리된다. 그래서 놋쇠는 원소가 아니라는 것이다.
그러면 공기가 원소일까? 18세기 영국 에딘바라대학 블랙교수는 것회것(탄산칼슘)을 태울 때 나오는 기체가 보통 공기와 다른 것을 발견하게 되는데 이것이 탄산가스(이산화탄소)였다. 석회수를 공기속에 노출하면 표면에 석회석 막을 형성하는 것을 볼 수 있는데 이것은 공기중의 탄산가스가 석회수의 칼슘과 결합해서 만들어지는 것이다.
17세기 슈탈은 물질이 타는 것은 타는 원소가 있기 때문이라고 하고 이것을 플로지스톤(phlogiston)이라 불렀다. 물질이 탈 때는 플로지스톤이 나온다고 했다. 숯(탄소)은 완전히 타는대 이것은 플로지스톤을 가득 함유하고 있기 때문이라고 설명했다.
한편 18세기 프리스틀리는 1774년 8월1일 선물로 받은 볼록렌즈를 시험하는 도중 산화수은에다 이 볼록렌즈를 시험하는 도중 산화수은에다 이 볼록렌즈를 대고 태양을 쪼였더니 거기에서 어떤 기체가 나왔다. 그런데 이 기체를 모아 그안에 촛불을 넣었더니 맹렬하게 타올랐다. 그리고 그것을 마셔보았더니 폐가 맑아지는 것 같았다.
18세기에 들어와 극내 화학의 아버지이고 연소론을 정립한 라보아제가 이것을 산소라고 명명하고타는 것도 물질이 산소와 결합하는 과정이라는 것을 밝혔다. 이로써 타는 것은 물질속에 타는 물질이 따로 있어서가 아니라 산소와 결합하는 현상이라는 것을 알게 되었다. 워싱톤이라는 불의 물질이 있다고 생각하였다는 것을 들고 있다.
카벤디쉬는 수소, 질소를 발견하면서 공기는 질소 79.16%, 산소 20.84%로 이루어져 있음을 발견한다. 1894년에는 공기 속에서 5개의 새로운 물질이 발견되어 질소, 산소, 크립톤, 크세논 등의 물질이 있다는 것을 알게 된다. 이제 공기가 원소가 아님이 분명해졌고 그래서 기원전 4세기부터 2천년 가까이 믿어오던 4원소설이 무너지기 시작했다.
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