정량분석 화학의 선구자 토르베른 베르크만 스토리

1735년 3월 20일 스웨덴 베스테르고틀란드의 카느리네베리에서 태어난 토르베른 베르크만 화학자 스토리입니다. 무엇보다 선택적 친화력이 화학 개념에서 출발했다는 것에 개인적으로 깊은 흥미를 느껴서 올려 봅니다.

1. 스웨덴의 화학자 토르베른 베르크만

토르베른 베르크만 Torbern Olof Bergman(1735–1784)은 스웨덴의 저명한 화학자이며 광물학자입니다. 18세기 후반 정량분석 화학의 기초를 세운 인물입니다. 그는 용액 속 이온들이 어떻게 반응하여 침전을 형성하는지를 실험을 통해 정량적으로 측정하고 분석했습니다.

 

베르크만은 17살에 웁살라 대학에 입학하였습니다. 그의 아버지는 아들이 법학자나 신학자가 되길 원하였고 베르크만은 수학과 자연과학에 관심이 많았습니다. 그는 아버지와 자신 모두를 만족시키기 위해 지나치게 노력을 하여 건강을 해치게 됩니다. 그래서 요양원 생활을 하였고 그곳에서도 식물학과 곤충학을 연구하여 새로운 종류의 곤충을 발견할 정도였습니다.

 

1758년 대학으로 돌아온 그는 졸업 후 동 대학에서 수학과 물리학 조교수로 시작하여 정교수가 되었고 무지개와 오로라에 대한 논문을 썼습니다. 무엇보다 그의 가장 큰 업적은, 그는 화학적 성질을 기준으로 광물을 분류하려 했고, 이는 당시로서는 매우 혁신적인 접근이었습니다. 이후 그의 작업은 후대 광물학과 지질학의 발전에 큰 영향을 미치게 됩니다.

 

또한, 이산화탄소를 공기 중의 고정된 공기로 표현하며, 공기가 여러 성분의 혼합물이라는 개념을 확립하는 데도 일조했습니다.

2. 선택적 친화력 개념 창조

친화력(affinitas)은 물질 간 결합하려는 경향 혹은 화학적 끌림을 의미합니다. 이는 오늘날의 결합 에너지 개념과 유사하지만, 토르베른 베르크만의 시대에는 보다 직관적이고 철학적인 개념이었습니다.

 

그가 말하는 선택적 친화력이란 하나의 물질이 여러 물질 중 특정 대상과 우선적으로 결합하려는 성향이 있다는 의미입니다. 이것은 화학반응이 임의적이지 않다는 가정을 전제로 합니다. 즉, 어떤 화합물 A가 B와 결합해 있을 때, 만약 C라는 새로운 물질이 등장했을 때 B보다 C와 더 강한 친화력을 가진다면, A는 B를 떼어내고 C와 결합합니다.

 

염화칼슘 용액에 황산나트륨을 넣고 실험하는 반응에서 칼슘은 염소보다 황산이온에 더 높은 친화력을 가지고 있습니다. 그래서 기존의 염소와의 결합을 끊고 황산이온과 결합해 침전을 만들어 냅니다. 이 반응은 단순한 이온 교환이 아닌 선택적 선호에 의해 구조가 바뀐다는 사고에 기반합니다.

 

그의 당시로서는 화제가 되었던 화학 개념을 괴테가 선택적 친화력이란 제목의 소설로 완성했습니다.

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3. 선택적 친화력의 철학적 함의

베르크만은 인간 중심의 감정 개입 없는 자연의 선택을 관찰하였습니다. 이 선택은 감정이나 목적이 아니라, 물리적-화학적 법칙의 귀속성입니다. 연금술의 시대에는 물질이 종종 의지를 가진 존재로 의인화되었습니다. 그리고 베르크만 시대에는 물질의 선택은 내재된 질서에 따른 것이라고 새로운 정의를 내리게 됩니다.

 

그는 자연은 무작위가 아니라 질서 있는 선택의 패턴을 따른다고 보았습니다. 이로 인해 유추할 수 있는 결과는 화학 반응은 신의 간섭이나 우연이 아니라, 자연법칙의 내적 논리에 따른 과정으로 이해되기 시작했습니다.

 

이처럼 베르크만의 선택적 친화력 개념은 단순한 직관이나 실험 결과의 요약이 아니라, 화학 반응을 수학적으로 모델링할 수 있는 사유의 출발점이었습니다. 그의 개념은 후대 Dalton의 원자론과 앙투안 라부아지에의 정량 화학 체계로 이어지며 근대 화학의 체계화에 중요한 밑거름이 되었습니다.

4. 괴테와 베르크만

괴테는 당대 대문호였으며 베르크만의 화학적 개념을 차용하여 선택적 친화력이란 소설을 완성하였습니다. 이미 학회에서 그는 유명한 화학자였지만 괴테로 인해 더 유명해진 측면이 있다고 볼 수 있습니다. 소설도 당시에 엄청 성공했기에 이 과학 용어는 문학적, 심리적 개념 및 용어로 확장되는 계기가 된 것입니다.

 

 

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