[과학도서 추천 - 수행평가] 공기로 빵을 만든다고요

추천 이유

프리츠 하버라는 화학자의 인생과, 하버의 암모니아 생산 방법 개발 업적에 대해 알 수 있는 책이다. 쪽수는 156쪽으로 중학생 고학년에게 적당하다. 책의 4장은 하버와 관련된 화학 반응들에 대해 설명하고 있다. 고등학교 화학 수준이라서 간단히 화학의 법칙의 명칭과 특징 정도를 이해하면 된다.

도서정보

프리츠 하버와 암모니아

프리츠 하버는 비료의 중요한 원료가 되는 암모니아를 만든 사람으로 유명하다. 이미 암모니아는 하버 이전에 다른 과학자들에 의해 작은 양으로 만들어지고 있었는데, 하버는 대량생산이 가능한 기술을 만든 것이었다. 대량생산을 위해서 생산공정을 만들었고 이때 필요한 화학반응이나 법칙들을 혼자 또는 공동으로 발견하기도 하고 르샤틀리에 같은 다른 과학자의 성과를 적용해서 공정을 만들었다. 하버-보슈 공정, 보른-하버 순환, 하버-바이스 반응을 반결하고 러긴-하버 모세관 등을 개발했다.
하버는 박사 학위도 빨리 받았고, 짧은 연구 기간 대비 많은 연구성과를 만들어낸 과학자이다. 하나부터 열까지 혼자서 모든 것을 연구한 것은 아니고, 당시에 유명한 과학자들의 연구 결과를 잘 관찰하고 자기의 연구에 필요한 기술을 가져와 사용했다. 하버는 1918년 노벨상을 받았다.

비료와 녹색혁명

중학교 수준에서는 책에서 나오는 아래 내용 정도만 알고 있어도 도움이 될 것 같다.

생명과학에서 생물의 주요 구성원소는 C, H, N, O, P, S 라고 한다. 질소는 대기의 80%로 풍부하지만 생명체가 기체 상태로 직접 섭취할 방법이 없어서, 질소원소를 포함하는 화합물로 존재해야만 섭취할 수 있다.

하지만 질소는 매우 안정한 기체로 변환이 잘 되지 않아서 번개 같은 고압의 전기 아크를 통해 소량만 얻을 수 있었다. 다른 방법으로는 제철소에서 필요한 코크스를 만들 때 부산물로 염화암모늄이 생기고 이것을 분해하면 암모니아가 만들어지기도 하지만 양이 적거나 2000도의 온도가 필요해서 비용이 많이 들었다. 하버는 200기압을 견디는 고압용기를 만드는 기술을 가져와서 600도 온도에서 오스뮴이란 촉매를 이용해 암모니아를 연속적으로 대량 합성하는 장치를 만들었다. 엄청난 횟수의 실험을 통해 시행착오를 거치면서 얻어낸 결과있다. 비료의 대량 생산으로 식량생산이 증대되어 충분한 식량을 사람들에게 공급하게 되었다.

독일의 과학

독일은 1800년대에도 새로운 기술에 대한 특허 등록을 중요하게 생각했고, 유명한 BASF 사가 하버의 특허를 이용해 사업을 하였다. 안타깝게도 하버는 과학자의 지식을 이용해 자신의 국가인 독일을 위해 세계1차대전 당시 독가스 무기를 제작했다. 독일은 벨기에에서 프랑스군에게 이 무기를 사용했다. 이후 하버 자신과 가족사는 불행했다.
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