토머스 그레이엄

1. 개요

토머스 그레이엄은 19세기 스코틀랜드의 화학자이다. 기체의 확산과 분출에 관한 연구를 통해 그레이엄의 법칙을 발견했으며, 콜로이드 화학의 선구자로서 투석법의 기초를 다졌다. 글래스고 대학교에서 화학을 공부하고, 스트래스클라이드 대학교, 런던 대학교 등에서 교수를 역임했다. 1841년 런던 화학 협회를 설립하고 초대 회장을 지냈으며, 만년에는 조폐국장을 역임했다.

2. 생애

토머스 그레이엄은 글래스고에서 태어나 부유한 섬유업자인 아버지 밑에서 성장했다. 글래스고 대학교에서 공부한 후, 왕립 과학 기술 대학(후의 스트래스클라이드 대학교), 런던 대학교 등에서 화학 교수를 역임했다. 1836년 왕립 학회 회원으로 선출되었고, 1841년에는 런던 화학 협회를 설립하고 초대 회장을 역임했다. 1862년 코플리 메달을 수상했으며, 만년의 15년간은 아이작 뉴턴이 역임했던 조폐국장을 역임했다.

과학적 업적으로는 기체의 확산 속도가 분자량의 제곱근에 반비례한다는 그레이엄의 법칙을 발견했다. 또한 콜로이드 화학의 선구자이며, 연구 과정에서 투석막을 발견했다.

2.1. 초기 생애 및 교육

그레이엄은 스코틀랜드 글래스고에서 태어나 글래스고 고등학교에서 교육을 받았다. 그레이엄의 아버지는 성공한 섬유 제조업자였으며, 아들이 스코틀랜드 교회에 들어가기를 원했다. 아버지의 뜻을 거스르고 1819년 글래스고 대학교의 학생이 되었다. 그곳에서 그는 화학에 대한 강한 관심을 갖게 되었고, 토머스 톰슨 교수에게서 배웠다. 그는 1824년 MA를 받은 후 대학교를 떠났다.

나중에 에든버러 대학교에서 의학을 공부했고, 잠시 글래스고 대학교 포틀랜드 스트리트 의과대학에서 화학을 가르쳤다. 1828년 그는 에든버러 왕립 학회의 회원이 되었으며, 그의 제안자는 에드워드 터너였다. 1831~33년 기간에 학회의 키스 메달을 수상했다.

2.2. 학문적 경력

그레이엄은 스코틀랜드 글래스고에서 태어나 글래스고 고등학교에서 교육을 받았다. 아버지는 성공한 섬유 제조업자였으며, 아들이 스코틀랜드 교회에 들어가기를 원했다. 그러나 아버지의 뜻을 거스르고 1819년 글래스고 대학교에 입학하여 화학에 대한 강한 관심을 갖게 되었고, 토머스 톰슨 교수에게서 배웠다. 1824년 MA를 받은 후 글래스고 대학교를 떠났다.

이후 에든버러 대학교에서 의학을 공부했고, 잠시 글래스고 대학교 포틀랜드 스트리트 의과대학에서 화학을 가르쳤다. 1828년 에든버러 왕립 학회 회원이 되었으며(제안자는 에드워드 터너), 1831~33년에는 학회의 키스 메달을 수상했다.

1830년 앤더슨 의과대학의 초대 화학 교수로 임명되었으며, 이 직책은 나중에 프리랜드 화학 교수직으로 명명되었다. 런던 대학교에서 교수를 맡기 전 글래스고 기계 연구소에서 강연하기도 했다. 1841년 런던에서 런던 화학 학회를 설립했고, 1866년 스웨덴 왕립 과학 아카데미 외국인 회원이 되었다.

1855년부터 사망할 때까지 조폐국장 직책을 맡았으며, 이 직책을 맡은 마지막 인물이었다.

2.3. 조폐국장 재임과 사망

그레이엄은 1855년부터 사망할 때까지 조폐국장 직책을 맡았으며, 이 직책을 맡은 마지막 인물이었다. 이후 조폐국장 직책은 재무부 장관에 합병되었고, 모든 실제 책임은 부조폐국장에게 이전되었다.

그는 런던의 고든 스퀘어에서 사망했지만, 그의 시신은 글래스고 대성당의 가족 묘지에 묻히기 위해 글래스고로 옮겨졌다.

3. 주요 연구 업적

토머스 그레이엄은 기체 확산 및 분출 현상을 설명하는 그레이엄의 법칙을 정립했다. 또한 투석의 기본 원리를 발견하고 콜로이드 연구를 통해 콜로이드 화학 분야의 기초를 확립했으며, 셀룰로스나 전분 같은 물질이 작은 분자들의 결합으로 이루어져 있다는 회합 이론을 제안했다.

3.1. 그레이엄의 법칙: 기체 확산 및 분출

토머스 그레이엄은 기체의 거동에 대한 연구로 유명하며, 그 결과 두 가지 관계를 정립했는데, 둘 다 이후 "그레이엄의 법칙"으로 알려지게 되었다. 첫 번째는 기체 확산에 관한 것이었고, 두 번째는 기체 분출에 관한 것이었다. 전자의 경우, 그레이엄은 압력과 온도가 동일한 조건에서 반복적으로 측정했을 때 기체의 확산 혼합 속도는 밀도의 제곱근에 반비례하며, 밀도와 몰 질량 간의 관계를 고려할 때 몰 질량의 제곱근에도 반비례한다는 것을 알아냈다. 마찬가지로, 후자의 경우, 진공 속의 작은 구멍을 통한 기체의 분출에 관하여, 그레이엄은 기체의 분출 속도는 몰 질량의 제곱근에 반비례한다는 것을 알아냈다. 이 두 가지는 때때로 (두 현상을 모두 설명하는) 결합된 법칙이라고 불린다.

3.2. 콜로이드 연구와 투석의 기초 확립

토머스 그레이엄은 기체의 거동에 대한 연구로 유명하며, 그 결과 "그레이엄의 법칙"으로 알려진 두 가지 관계를 정립했다. 첫 번째는 기체 확산에 관한 것이었고, 두 번째는 기체 분출에 관한 것이었다. 전자의 경우, 그레이엄은 압력과 온도가 동일한 조건에서 기체의 확산 혼합 속도는 밀도의 제곱근에 반비례하며, 밀도와 몰 질량 간의 관계를 고려할 때 몰 질량의 제곱근에도 반비례한다는 것을 알아냈다. 마찬가지로 후자의 경우, 진공 속의 작은 구멍을 통한 기체의 분출에 관하여, 그레이엄은 기체의 분출 속도는 몰 질량의 제곱근에 반비례한다는 것을 알아냈다.

그레이엄은 연구 및 산업 환경뿐만 아니라 현대 의료 분야에서 사용되는 투석과 관련된 기본적인 발견도 했다. 그레이엄의 콜로이드 연구는 "투석기"를 사용하여 콜로이드와 결정체를 분리할 수 있게 했으며, 이는 현대 신장 투석 기기의 기술의 원시적인 선구자 역할을 했다. 이러한 연구는 콜로이드 화학 분야의 기초가 되었으며, 그레이엄은 이 분야의 창시자 중 한 명으로 인정받고 있다.

3.3. 회합 이론 (Association Theory)

토머스 그레이엄은 셀룰로스나 전분과 같이 현재 고분자로 알려진 물질이 알 수 없는 힘에 의해 결합된 더 작은 분자로 구성되어 있다고 주장하는 회합 이론을 제안했다. 이 이론은 헤르만 슈타우딩거가 1920년대 고분자 이론을 내놓기 전까지 가장 널리 받아들여지는 설명이었다.

4. 수상 및 영예

5. 저술

* 기체의 확산 법칙에 대하여(1833)