요한 루돌프 다이만: 물을 분해한 암스테르담의 의사

1789년, 배터리가 발명되기 11년 전, 암스테르담의 두 남자가 정전기만을 사용하여 물을 분해하고 그 성분을 연소시켜 다시 물로 되돌렸다. 요한 루돌프 다이만(Johan Rudolph Deiman)과 아드리안 파츠 판 트로스트베이크(Adriaan Paets van Troostwijk)는 마찰 기전기를 사용하여 가는 물관에 불꽃을 튀겨 가스를 수집했고, 연소를 통해 다시 물로 돌아온다는 것을 보여주었다. 이는 역사상 최초의 물의 전기 분해였으며, 당시 정치적 혼란에 빠져 있던 국가의 개인 실험실에서 개업 의사와 아마추어 상인이 수행한 작업이었다.

동프리슬란트의 고아

다이만은 1743년 8월 29일 동프리슬란트의 하게에서 변호사 알베르투스 다이만과 그의 아내 볼케 히데스의 아들로 태어났다. 어린 시절 어머니를 여의고 1758년경 아버지마저 세상을 떠나 10대 중반에 고아가 되었다. 그는 레어의 약사에게 도제로 들어갔는데, 이는 돈을 들이지 않고도 과학적 작업에 가까이 다가갈 수 있는 직업이었다.

18세기 약국은 매우 훌륭한 화학 교육의 장이었다. 매일 시약을 다루고, 증류와 결정화를 수행하며, 조제물을 깨끗하게 유지하는 법을 배울 수 있었다. 다이만은 이후 할레 대학교로 진학하여 아돌프 뵈머 밑에서 의학과 철학을 공부했고, 1770년 생명 징후에 관한 논문으로 졸업했다. 그 후 암스테르담에서 의사로 개업했다.

서클

의학은 생계를 위한 것이었다. 화학은 그가 남은 인생을 바친 분야였으며, 그는 동료들과 함께 이를 수행했다. 아드리안 파츠 판 트로스트베이크와의 오랜 공동 연구는 두 사람의 경력을 결정지었으며, 그들 주변에는 식물학자이자 화학자인 니콜라스 본트를 포함한 소규모 그룹이 모여 친구로서 화학을 연구했다. 1791년 그들은 이를 '바타비아 학회(De Bataafsche Societeit)'로 공식화했으며, 이는 훗날 네덜란드 왕립 화학회로 발전했다. 다이만은 1783년 하를렘의 네덜란드 과학 학회(Hollandsche Maatschappij der Wetenschappen) 회원으로 선출되었다.

이 그룹에는 목적이 있었다. 앙투안 라부아지에의 산소 화학은 한 세기 동안 이 분야를 지배했던 플로지스톤설을 파괴하고 있었고, 네덜란드의 이 서클은 반플로지스톤설이 네덜란드로 유입되는 주요 경로가 되었다. 판 트로스트베이크 자신도 1788년경 플로지스톤설을 포기했다. 이는 1790년 당시 중립적인 과학적 입장이 아니라, 혁명 프랑스의 침공을 앞둔 공화국에서 화학 분야의 프랑스 혁명에 대한 당파적 헌신이었다.

물

1789년의 실험은 그의 가장 지속적인 업적이다. 물이 현재 우리가 수소와 산소라고 부르는 것의 화합물이라는 사실은 몇 년 전에 밝혀졌지만, 그 실증은 '가스를 태워 물을 얻는다'는 한 방향으로만 진행되었다. 다이만과 판 트로스트베이크는 이를 역방향으로 수행했다. 하를렘에서 마르티누스 판 마룸이 고도로 발전시킨 전기 장치를 사용하여 전기 불꽃으로 물을 분해하고 발생한 가스를 수집한 뒤 연소를 통해 재결합시켰다.

이 양방향 증명(분해하고, 다시 합치고, 모든 것을 설명하는 것)이야말로 화학적 주장을 단순한 제안이 아닌 결정적인 것으로 만드는 요소이다. 1789년 당시에는 아무도 알지 못했지만, 이는 오늘날 수소 생산을 위해 건설되는 모든 전해조의 조상이 되는 형식이다.

두 사람은 연구를 계속했다. 1790년에는 전기 기계와 이를 이용한 실험에 대해 발표하며 다양한 가스와 금속 산화물에 불꽃을 튀겼다. 산소에 불꽃을 튀기자 자극적인 냄새가 발생했는데, 그들은 이를 이해하지 못한 채 기록했다. 이는 오존이었으며, 명명되고 식별되기까지는 반세기가 더 걸렸다.

네덜란드 액체

이 서클의 또 다른 지속적인 성과는 화합물이다. 판 트로스트베이크 및 본트와 협력하여 다이만은 염소와 올레핀 가스(에틸렌, 진한 황산을 알코올에 작용시켜 얻음)로부터 1,2-디클로로에탄을 제조했다. 이 유성 결과물은 그룹과 밀접하게 연관되어 화학자들은 이를 '네덜란드 기름' 또는 '네덜란드 액체'라고 불렀고, 그 이름은 수 세대에 걸쳐 정착되었다. 에틸렌이 오랫동안 '올레핀 가스(기름을 만드는 가스)'라고 불린 것은 바로 이 기름을 생성했기 때문이다. 이 화합물은 의도적으로 만들어진 최초의 유기 염소 화합물 중 하나였으며, 그 계보는 다음 세기의 산업 화학으로 직접 연결된다.

요한이 천재라 불리는 이유

다이만의 최고의 작업에서 나타나는 자질은 이론적이라기보다 실험적인 것이다. 물리 시연 장치에 불과했던 정전기 기계라는 도구를 화학적 질문으로 돌려 아무도 이끌어내지 못한 답을 얻어내는 능력이다. 학문이 형성되던 시대에 그 경계를 넘는 데는 특별한 상상력이 필요했다. 증명의 규율도 마찬가지였다. 동일한 논문 내에서 분해와 재합성을 수행함으로써 결과를 반박할 수 없게 만들었다.

반론 또한 실질적이며 직시해야 한다. 다이만은 결코 혼자 일하지 않았다. 그의 중요한 결과물 모두에는 최소한 다른 한 명, 보통 판 트로스트베이크의 이름이 있으며, 화학사학자들은 일반적으로 판 트로스트베이크를 시니어 파트너로 다루어 왔다. 그는 독자적인 이론을 제안하지 않았다. 그는 타인의 이론(라부아지에의 것)을 매우 유능하게 실행하고 옹호한 인물이었다. 그리고 그의 가장 큰 업적은 잔인할 정도로 빠르게 대체되었다. 11년 이내에 윌리엄 니콜슨과 앤서니 칼라일이 볼타의 새로운 전지로 물의 전기 분해를 반복하여 별도의 전극에서 가스를 깨끗하게 얻어내며 실질적으로 전기화학을 창시했다. 다이만의 정전기 불꽃 버전은 그가 시작한 이야기의 각주가 되어버렸다.

유지되는 것은 우선권과 엄밀함이다. 그는 최초였고 신중했으며, 1789년에 수행한 실험은 현재 세계 에너지 계획의 중심에 있는 기술의 기원점이다. 이는 진실된 주장이며 과장할 필요가 없다.

유산

생애 말년, 다이만은 루이 보나파르트의 시의로 임명되었다. 루이는 형에 의해 네덜란드 왕으로 세워진 인물이다. 평생 프랑스 화학을 네덜란드 공화국에 도입해 온 사람에게, 이제는 존재하지 않는 공화국에 대한 기묘한 마지막 영예였다. 그는 임명 1년 후인 1808년 1월 15일에 사망했다.

그가 설립에 기여한 학회는 존속하고 있다. 1,2-디클로로에탄을 지칭하는 '네덜란드 액체'라는 표현도 가끔 사용된다. 그리고 오늘날 건설되는 모든 수소 전해조는 긴 개선의 사슬을 거쳐, 1789년 암스테르담의 한 의사가 물관에 불꽃을 통과시켜 그것이 분해되는 것을 지켜보았던 그 순간으로 거슬러 올라간다.