손을 잡은 원자들

무엇이든 가까이 들여다보세요. 물 한 잔, 여러분의 손, 지금 앉아 있는 의자까지요. 모두 원자로 이루어져 있어요. 수십억 개나 되는 원자들이 손을 잡고 있지요. 우리는 그 손잡기를 화학 결합이라고 불러요. 그런데 원자는 애초에 왜 옆 원자를 붙잡고 싶어 할까요?

그 손잡기를 이해하려면, 원자에서 붙잡는 일을 하는 부분을 만나야 해요. 바로 전자예요. 원자 하나를 아주 작은 보송보송한 공이라고 상상해 보세요. 그 가장자리에는 더 작은 전자들이 벌집 주변의 벌들처럼 윙윙 돌아다녀요. 바로 그 바깥 전자들이 모든 일이 벌어지는 곳이에요.

비밀은 이거예요. 원자들은 바깥쪽 전자 고리가 편안하게 가득 찼을 때 가장 행복해요. 가득 찬 고리는 단추를 꼭 잠근 코트 같아요. 포근하고, 안정되고, 만족스럽지요. 고리가 반쯤 비어 있는 원자는 안절부절못해요. 완전해지는 방법을 찾으며 꼼지락거리지요.

그래서 안절부절못하는 원자들은 약속을 해요. 때로는 두 원자가 전자 한 쌍을 함께 나누기로 하고, 서로가 자기 전자를 쓰게 해 주지요. 그러면 두 원자가 동시에 가득 찬 기분이 들어요. 그 함께 나누는 한 쌍이 바로 손잡기이고, 우리는 그것을 공유 결합이라고 불러요. 생명체에서 가장 흔한 결합이에요.

그런데 나누어 쓰는 일이 왜 정말로 원자들을 붙잡아 둘까요? 전자는 아주 작은 음전하를 띠고, 각 원자의 심장인 원자핵은 양전하를 띠어요. 서로 반대인 전하는 두 자석이 착 달라붙는 것처럼 서로를 끌어당겨요. 함께 나누는 전자들은 가운데에 앉아 두 원자핵을 안쪽으로 당기지요.

하지만 모든 원자가 나누기를 좋아하는 것은 아니에요. 어떤 원자는 욕심이 많아요. 욕심 많은 원자는 너그러운 원자에게서 전자를 완전히 잡아당겨 빼앗을 수 있어요. 그러면 한 원자는 조금 양성이 되고, 다른 원자는 조금 음성이 돼요. 서로 반대인 것들은 끌어당기니까, 둘은 달라붙지요. 그 달라붙게 하는 끌림을 이온 결합이라고 해요. 바로 평범한 식탁용 소금을 붙잡아 두는 힘이에요.

그러니까 화학 결합은 풀도 아니고 매듭도 아니에요. 그저 양성과 음성 사이의 끈기 있고 보이지 않는 끌림이에요. 원자들이 모두 가득 차고 안정된 느낌을 받도록 전자들을 배열하는 것이지요. 차분한 전기적 끌림이 손잡기를 단단히 붙잡고 있어요.

그리고 그 조용한 끌림이야말로 무엇이든 모양을 유지하는 이유예요. 물은 물로 남고, 여러분의 뼈는 뼈로 남고, 책장은 책장으로 남아요. 셀 수 없이 많은 작은 원자들이 차라리 놓지 않겠다고 마음먹었기 때문이지요. 다음에 무언가를 집어 들 때 기억하세요. 여러분은 손을 잡은 손들의 우주와 손을 잡고 있는 거예요.
