목차 일부
기초 지식
서론과 오리엔테이션 ... 1
화학과 사회 ... 1
화학: 세 가지 수준의 과학 ... 2
과학을 하는 방법 ... 2
화학의 영역 ... 4
화학 정복하기 ... 4
A 물질과 에너지 ... 5
A.1 물리적 성질 ... 6
A.2 힘 ... 9
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목차 전체
기초 지식
서론과 오리엔테이션 ... 1
화학과 사회 ... 1
화학: 세 가지 수준의 과학 ... 2
과학을 하는 방법 ... 2
화학의 영역 ... 4
화학 정복하기 ... 4
A 물질과 에너지 ... 5
A.1 물리적 성질 ... 6
A.2 힘 ... 9
A.3 에너지 ... 10
연습문제 ... 14
B 원소와 원자 ... 15
B.1 원자 ... 15
B.2 핵 모형 ... 16
B.3 동위원소 ... 18
B.4 원소의 구성 ... 19
연습문제 ... 22
C 화합물 ... 23
C.1 화합물이란 무엇인가? ... 23
C.2 분자와 분자성 화합물 ... 24
C.3 이온과 이온성 화합물 ... 26
연습문제 ... 29
D 화합물의 명명법 ... 30
D.1 양이온의 이름 ... 30
D.2 음이온의 이름 ... 31
D.3 이온성 화합물의 명명법 ... 32
D.4 무기 분자성 화합물의 명명법 ... 33
D.5 일반적인 유기 화합물의 명명법 ... 36
연습문제 ... 37
E 몰과 몰질량 ... 38
E.1 몰 ... 39
E.2 몰질량 ... 41
연습문제 ... 45
F 화학식의 결정 ... 47
F.1 질량 백분율 조성 ... 47
F.2 실험식의 결정 ... 48
F.3 분자식의 결정 ... 50
연습문제 ... 51
G 혼합물과 용액 ... 53
G.1 혼합물의 분류 ... 53
G.2 분리 기술 ... 54
G.3 몰농도 ... 56
G.4 희석 ... 58
연습문제 ... 60
H 화학 방정식 ... 61
H.1 화학 반응의 기호화 ... 61
H.2 균형 화학 방정식 ... 63
연습문제 ... 65
I 수용액과 침전 ... 67
I.1 전해질 ... 67
I.2 침전 반응 ... 68
I.3 이온 방정식과 알짜 이온 방정식 ... 69
I.4 침전 반응의 활용 ... 70
연습문제 ... 71
J 산과 염기 ... 73
J.1 수용액에서의 산과 염기 ... 73
J.2 강산/강염기와 약산/약염기 ... 75
J.3 중화 ... 76
연습문제 ... 78
K 산화환원 반응 ... 79
K.1 산화와 환원 ... 79
K.2 산화수: 전자수의 추적 ... 80
K.3 산화제와 환원제 ... 82
K.4 단순한 산화환원 반응의 균형 잡기 ... 84
연습문제 ... 85
L 반응 양론 ... 86
L.1 몰수 대 몰수 예측 ... 87
L.2 질량 대 질량 예측 ... 87
L.3 부피 분석 ... 89
연습문제 ... 93
M 한계 반응물 ... 95
M.1 반응 수득량 ... 95
M.2 반응의 한계 ... 96
M.3 연소 분석 ... 100
연습문제 ... 102
1장 원자: 양자 세계
원자의 관찰 ... 105
1.1 핵으로 이루어진 원자 ... 106
1.2 전자기 복사선의 특성 ... 107
1.3 원자 스펙트럼 ... 110
양자론 ... 112
1.4 복사선, 양자 및 광자 ... 112
1.5 물질의 파동-입자 이중성 ... 117
1.6 불확정성 원리 ... 119
1.7 파동함수와 에너지 준위 ... 121
수소 원자 ... 126
1.8 주양자수 ... 126
1.9 원자 궤도함수 ... 127
1.10 전자 스핀 ... 134
1.11 수소의 전자 구조 ... 135
다전자 원자 ... 136
1.12 궤도함수 에너지 ... 137
1.13 쌓음 원리 ... 138
1.14 전자 배치와 주기율표 ... 143
원자 성질들의 주기율 ... 144
1.15 원자 반지름 ... 144
1.16 이온 반지름 ... 146
1.17 이온화 에너지 ... 148
1.18 전자 친화도 ... 150
1.19 비활성 전자쌍 효과 ... 152
1.20 대각 상관성 ... 152
물질에 끼친 영향 ... 152
1.21 주족 원소 ... 153
1.22 전이 금속 ... 154
연습문제 ... 155
2장 화학 결합
이온 결합 ... 163
2.1 이온의 형성 ... 164
2.2 Lewis 기호 ... 166
2.3 이온 결합 형성의 에너지론 ... 166
2.4 이온 간 상호작용 ... 167
공유 결합 ... 171
2.5 Lewis 구조 ... 171
2.6 다원자 화학종의 Lewis 구조 ... 172
2.7 공명 ... 176
2.8 형식 전하 ... 178
팔전자 규칙의 예외 ... 180
2.9 라디칼과 쌍라디칼 ... 180
2.10 확장된 원자가껍질 ... 181
2.11 몇 가지 13/Ⅲ족 화합물의 특이한 구조 ... 184
이온 결합과 공유 결합의 비교 ... 185
2.12 공유 결합 모형의 보정: 전기음성도 ... 185
2.13 이온 결합 모형의 보정: 편극성 ... 187
공유 결합의 세기와 길이 ... 188
2.14 결합 세기 ... 188
2.15 결합 세기의 변화 ... 188
2.16 결합 길이 ... 190
연습문제 ... 193
주요 기법 1 적외선 분광법 ... 200
3장 분자의 모양과 구조
VSEPR 모형 ... 203
3.1 기본 VSEPR 모형 ... 203
3.2 중심 원자에 고립쌍이 있는 분자 ... 207
3.3 극성 분자 ... 211
원자가결합 이론 ... 214
3.4 시그마 결합과 파이 결합 ... 214
3.5 전자 촉진과 궤도함수의 혼성 ... 216
3.6 여러 가지 혼성 형태 ... 218
3.7 다중 결합의 특성 ... 220
분자 궤도함수 이론 ... 223
3.8 Lewis 이론의 한계 ... 223
3.9 분자 궤도함수 ... 223
3.10 동핵 이원자 분자의 전자 배치 ... 225
3.11 이핵 이원자 분자의 결합 ... 230
3.12 다원자 분자의 궤도함수 ... 231
물질에 대한 영향: 고체의 전자 전도 ... 234
3.13 고체 상태의 결합 ... 234
3.14 반도체 ... 235
연습문제 ... 236
주요 기법 2 자외선 및 가시 광선 분광법 ... 243
4장 기체의 성질
기체의 속성 ... 246
4.1 기체의 관찰 ... 246
4.2 압력 ... 246
4.3 다른 압력 단위들 ... 249
기체의 법칙 ... 250
4.4 실험적 관찰 ... 250
4.5 이상 기체 법칙의 적용 ... 254
4.6 기체의 밀도 ... 257
4.7 기체 반응의 화학량론 ... 259
4.8 기체 혼합물 ... 260
분자 운동 ... 264
4.9 확산과 유출 ... 264
4.10 기체 분자의 운동 모형 ... 266
4.11 Maxwell 속력 분포 ... 270
물질에 대한 영향: 실제 기체 ... 270
4.12 이상성으로부터의 이탈 ... 271
4.13 기체의 액화 ... 272
4.14 실제 기체의 상태 방정식 ... 273
연습 문제 ... 276
5장 액체와 고체
분자간힘 ... 283
5.1 응축상의 생성 ... 284
5.2 이온-쌍극자 힘 ... 284
5.3 쌍극자-쌍극자 힘 ... 285
5.4 London 힘 ... 287
5.5 수소 결합 ... 289
액체 구조 ... 291
5.6 액체 안 질서 ... 291
5.7 점성도와 표면 장력 ... 292
고체 구조 ... 293
5.8 고체의 분류 ... 293
5.9 분자형 고체 ... 296
5.10 그물형 고체 ... 297
5.11 금속성 고체 ... 298
5.12 단위 세포 ... 301
5.13 이온성 구조 ... 304
물질에 끼친 영향 ... 307
5.14 고체의 성질 ... 307
5.15 합금 ... 308
5.16 액정 ... 309
5.17 이온성 액체 ... 310
연습 문제 ... 311
주요 기법 3 x-선 회절 ... 318
6장 열역학: 제일 법칙
계, 상태 및 에너지 ... 321
6.1 계 ... 322
6.2 일과 에너지 ... 322
6.3 팽창 일 ... 323
6.4 열 ... 328
6.5 열의 측정 ... 329
6.6 제일 법칙 ... 331
6.7 분자적 접근: 내부 에너지의 근원 ... 335
엔탈피 ... 337
6.8 일정 압력에서의 열 전달 ... 337
6.9 일정 부피 및 일정 압력 열용량 ... 338
6.10 분자적 접근: 기체 열용량의 근원 ... 340
6.11 물리 변화 엔탈피 ... 342
6.12 가열 곡선 ... 345
화학 변화 엔탈피 ... 347
6.13 반응 엔탈피 ... 347
6.14 ΔH와 ΔU 간의 관계 ... 348
6.15 표준 반응 엔탈피 ... 350
6.16 반응 엔탈피의 결합: Hess 법칙 ... 351
6.17 반응에서의 열 발생 ... 353
6.18 표준 생성 엔탈피 ... 356
6.19 Born-Haber 순환 ... 359
6.20 결합 엔탈피 ... 361
6.21 반응 엔탈피의 온도에 따른 변화 ... 363
연습 문제 ... 364
7장 열역학: 제이 및 제삼 법칙
엔트로피 ... 373
7.1 자발적 변화 ... 373
7.2 엔트로피와 무질서 ... 374
7.3 엔트로피 변화 ... 376
7.4 물리적 상태 변화에 수반된 엔트로피 변화 ... 381
7.5 엔트로피의 분자적 해석 ... 384
7.6 통계적 및 열역학적 엔트로피의 대등성 ... 387
7.7 표준 몰 엔트로피 ... 389
7.8 표준 반응 엔트로피 ... 391
전체적 엔트로피 변화 ... 392
7.9 주위 ... 393
7.10 엔트로피의 전체적 변화 ... 394
7.11 평형 ... 398
Gibbs 자유 에너지 ... 399
7.12 계로의 초점 ... 399
7.13 반응 Gibbs 자유 에너지 ... 402
7.14 Gibbs 자유 에너지와 비팽창 일 ... 406
7.15 온도의 영향 ... 408
7.16 생태에 끼친 영향: 생물계 내 Gibbs 자유 에너지 변화 ... 409
연습 문제 ... 411
8장 물리 평형
상과 상 전이 ... 419
8.1 증기 압력 ... 420
8.2 휘발성과 분자간힘 ... 421
8.3 온도에 따른 증기 압력 변화 ... 421
8.4 끓음 ... 424
8.5 얼음과 녹음 ... 425
8.6 상도표 ... 425
8.7 임계 성질 ... 428
용해도 ... 429
8.8 용해도의 한계 ... 430
8.9 유사한 것끼리의 용해 규칙 ... 431
8.10 압력과 기체 용해도: Henry 법칙 ... 432
8.11 온도와 용해도 ... 433
8.12 용해 엔탈피 ... 434
8.13 용해 Gibbs 자유 에너지 ... 436
총괄성 ... 437
8.14 몰랄농도 ... 437
8.15 증기 압력 내림 ... 440
8.16 끓는점 오름과 어는점 내림 ... 442
8.17 삼투 ... 445
이성분 액체 혼합물 ... 449
8.18 이성분 액체 혼합물의 증기 압력 ... 449
8.19 증류 ... 451
8.20 불변끓음 혼합물 ... 453
생물학과 재료학에 끼친 영향 ... 454
8.21 콜로이드 ... 454
8.22 생체바탕 재료와 생체모방 재료 ... 455
연습 문제 ... 58
주요 기법 4 ... 465
9장 화학 평형
평형에서의 반응 ... 468
9.1 반응의 가역성 ... 468
9.2 평형과 질량 작용 법칙 ... 469
9.3 평형 상수의 열역학적 근원 ... 474
9.4 반응 진척도 ... 478
9.5 반응 방향 ... 480
평형 계산 ... 481
9.6 기체의 몰농도로 나타낸 평형 상수 ... 481
9.7 평형 상수의 다른 형태 ... 484
9.8 평형 상수의 용도 ... 485
조건 변화에 따른 평형의 대응 ... 489
9.9 시약의 첨가와 제거 ... 489
9.10 반응 혼합물의 압축 ... 492
9.11 온도와 평형 ... 494
9.12 촉매와 Haber의 성취 ... 497
9.13 생물학에 끼친 영향: 항상성(균형 유지 경향) ... 497
연습 문제 ... 499
10장 산과 염기
산과 염기의 특징 ... 507
10.1 Brønssted-Lowry의 산과 염기 ... 507
10.2 Lewis의 산과 염기 ... 510
10.3 산성, 염기성, 양쪽성 산화물 ... 512
10.4 물 분자 간의 양성자 교환 ... 513
10.5 pH 척도 ... 515
10.6 용액의 pOH ... 517
약산과 약염기 ... 518
10.7 산도 상수와 염기도 상수 ... 519
10.8 짝으로 된 시소 ... 521
10.9 분자 구조와 산의 세기 ... 524
10.10 산소산과 카복실산의 세기 ... 524
약산과 약염기 용액의 pH ... 528
10.11 약산의 용액 ... 528
10.12 약염기의 용액 ... 531
10.13 염 용액의 pH ... 533
다양성자산과 염기 ... 537
10.14 다양성자산 용액의 pH ... 538
10.15 다양성자산의 염 용액 ... 539
10.16 용질의 농도 ... 541
10.17 조성과 pH ... 544
자체양성자이전 반응과 pH ... 548
10.18 강산과 강염기의 매우 묽은 용액 ... 548
10.19 매우 묽은 약산 용액 ... 550
연습 문제 ... 552
11장 수용액 평형
혼합 용액과 완충 용액 ... 561
11.1 완충 작용 ... 562
11.2 완충 용액 설계하기 ... 562
11.3 완충 용량 ... 567
적정 ... 568
11.4 강산-강염기 적정 ... 570
11.5 강산-약염기 및 약산-강염기 적정 ... 572
11.6 산-염기 지시약 ... 578
11.7 다양성자산 적정의 화학량론 ... 580
용해도 평형 ... 583
11.8 용해도급 ... 583
11.9 공통 이온 효과 ... 585
11.10 침전을 예측하기 ... 587
11.11 선택적 침전 ... 588
11.12 침전물 용해하기 ... 589
11.13 착이온의 형성 ... 590
11.14 정성 분석 ... 592
연습 문제 ... 594
12장 전기화학
산화환원 반응 표기하기 ... 601
12.1 반쪽 반응 ... 602
12.2 산화환원 반응식 완결하기 ... 602
갈바니 전지 ... 608
12.3 갈바니 전지의 구조 ... 609
12.4 전지 전위와 반응 Gibbs 자유 에너지 ... 610
12.5 전지의 표기 ... 612
12.6 표준 전위 ... 616
12.7 전극전위 서열 ... 621
12.8 표준 전위와 평형 상수 ... 623
12.9 Nernst 방정식 ... 625
12.10 이온 선택 전극 ... 628
전해 전지 ... 629
12.11 전기분해 ... 629
12.12 전기분해의 생성물 ... 631
물질에 미치는 영향 ... 634
12.13 전기분해의 이용 ... 634
12.14 부식 ... 635
12.15 실용 전지 ... 637
연습 문제 ... 641
13장 화학 반응 속도론
반응 속도 ... 649
13.1 농도와 반응 속도 ... 649
13.2 반응의 순간 속도 ... 652
13.3 반응 속도 법칙과 반응 차수 ... 654
농도와 시간 ... 660
13.4 일차 적분 속도 법칙 ... 661
13.5 일차 반응의 반감기 ... 664
13.6 이차 적분 속도 법칙 ... 666
반응 메커니즘 ... 668
13.7 단일단계 반응 ... 668
13.8 단일단계 반응의 속도 법칙 ... 670
13.9 사슬 반응 ... 674
13.10 속도와 평형 ... 676
반응의 모형 ... 677
13.11 온도의 영향 ... 677
13.12 충돌 이론 ... 680
13.13 전이 상태 이론 ... 683
재료와 생물 분야에 미치는 영향: 반응의 가속화 ... 686
13.14 촉매작용 ... 686
13.15 생체 촉매: 효소 ... 689
연습 문제 ... 692
주요 기법 5 ... 701
14장 전반부 4주족 원소의 화학
주기적 경향 ... 704
14.1 원자의 성질 ... 704
14.2 화학 결합의 경향 ... 705
수소 ... 707
14.3 수소 원소 ... 708
14.4 수소의 화합물 ... 709
1족: 알칼리 금속 ... 710
14.5 1족 원소 ... 710
14.6 알칼리 금속의 화학적 성질 ... 711
14.7 리튬, 소듐, 포타슘의 화합물 ... 713
2족: 알칼리 토금속 ... 715
14.8 2족 원소 ... 715
14.9 베릴륨과 마그네슘의 화합물 ... 717
14.10 칼슘의 화합물 ... 718
13/Ⅲ족: 붕소족 ... 720
14.11 13/Ⅲ족 원소 ... 721
14.12 13/Ⅲ족 산화물 ... 723
14.13 질소화물과 할로젠화물 ... 724
14.14 보레인, 수소화붕소화물, 붕소화물 ... 725
14/Ⅳ족: 탄소족 ... 727
14.15 14/Ⅳ족 원소 ... 727
14.16 탄소의 동소체 ... 728
14.17 실리콘, 저마늄, 주석과 납 ... 730
14.18 탄소의 산화물 ... 733
14.19 실리콘의 산화물: 규산염 ... 736
14.20 기타 주요 14/Ⅳ족 화합물 ... 738
신소재 물질 ... 740
14.21 유리질 물질 ... 740
14.22 세라믹 ... 741
연습 문제 ... 743
15장 후반부 4 주족 원소의 화학
15/Ⅴ족: 질소족 ... 749
15.1 15/Ⅴ족 원소 ... 750
15.2 수소 및 할로젠과의 화합물 ... 752
15.3 질소의 산화물과 산소산 ... 755
15.4 인의 산화물과 산소산 ... 756
16/Ⅵ족: 산소족 ... 758
15.5 16/Ⅵ족 원소 ... 758
15.6 수소와의 화합물 ... 761
15.7 황의 산화물과 산소산 ... 764
15.8 황의 할로젠화물 ... 766
17/Ⅶ족: 할로젠 ... 766
15.9 17/Ⅶ족 원소 ... 766
15.10 할로젠의 화합물 ... 769
18/Ⅷ족: 불활성 기체 ... 771
15.11 18/Ⅷ족 원소 ... 772
15.12 불활성 기체의 화합물 ... 773
신소재 물질 ... 774
15.13 발광 소재 ... 774
15.14 나노소재 ... 776
연습 문제 ... 778
16장 d구역 원소
d구역 원소와 이들의 화합물 ... 785
16.1 물리적 성질의 경향 ... 786
16.2 화학적 성질의 경향 ... 787
선택된 원소들에 대한 개관 ... 789
16.3 스칸듐에서 니켈까지 ... 790
16.4 11족과 12족 ... 794
배위 화합물 ... 797
16.5 배위 착물 ... 798
16.6 착물의 모양 ... 802
16.7 이성질체 ... 804
착물의 전자 구조 ... 809
16.8 결정장 이론 ... 809
16.9 분광학적 계열 ... 812
16.10 착물의 색 ... 814
16.11 착물의 자기적 성질 ... 815
16.12 리간드장 이론 ... 817
물질에 대한 영향 ... 819
16.13 강철 ... 819
16.14 비철 합금 ... 820
16.15 자성 물질 ... 821
연습 문제 ... 822
17장 핵화학
핵붕괴 ... 829
17.1 자발적인 핵붕괴의 증거 ... 829
17.2 핵반응 ... 831
17.3 핵안정성 패턴 ... 835
17.4 핵붕괴 형태의 예측 ... 836
17.5 핵합성 ... 836
핵방사선 ... 839
17.6 방사선의 생물학적 효과 ... 840
17.7 방사성 붕괴율의 측정 ... 841
17.8 방사성 동위원소의 이용 ... 845
핵에너지 ... 846
17.9 질량-에너지 변환 ... 846
17.10 핵분열 ... 849
17.11 핵융합 ... 852
17.12 원자력과 관련된 화학 ... 854
연습 문제 ... 855
18장 유기 화학 Ⅰ: 탄화수소
지방족 탄화수소 ... 861
18.1 지방족 탄화수소의 종류 ... 862
18.2 이성질체 ... 866
18.3 알케인의 성질 ... 870
18.4 알케인의 치환 반응 ... 871
18.5 알켄의 성질 ... 872
18.6 친전자성 첨가 반응 ... 873
방향족 화합물 ... 875
18.7 아렌의 명명법 ... 875
18.8 친전자성 치환 반응 ... 876
물질에 대한 영향: 연료 ... 878
18.9 가솔린 ... 878
18.10 석탄 ... 879
연습 문제 ... 881
주요 기법 6 전질량 분석법 ... 886
19장 유기 화학 Ⅱ: 고분자와 생물학적 화합물
공통 작용기 ... 889
19.1 할로알케인계 화합물 ... 890
19.2 알코올계 화합물 ... 890
19.3 에터계 화합물 ... 891
19.4 페놀계 화합물 ... 892
19.5 알데하이드와 케톤계 화합물 ... 893
19.6 카복실산계 화합물 ... 894
19.7 에스터계 화합물 ... 894
19.8 아민, 아미노산 및 아마이드계 화합물 ... 895
물질에 대한 영향 ... 898
19.9 첨가 중합법 ... 899
19.10 축합 중합법 ... 901
19.11 공중합체와 복합 재료 ... 904
19.12 고분자의 물리적 특성 ... 905
생물학에 미치는 영향 ... 906
19.13 단백질 ... 907
19.14 탄수화물 ... 911
19.15 핵산 ... 912
연습 문제 ... 915
주요 기법 7 핵자기 공명 ... 922
부록 1: Symbols, Units, and Mathematical Techniques ... a-1
1A Symbols ... a-1
1B Units and Unit Conversions ... a-3
1C Scientific Notation ... a-5
1D Exponents and Logarithms ... a-6
1E Equations and Graphs ... a-7
1F Calculus ... a-8
부록 2: Experimental Data ... a-11
2A Thermodynamic Data at 25℃ ... a-11
2B Standard Potentials at 25℃ ... a-81
2C Ground-State Electron Configurations ... a-20
2D The Elements ... a-22
2E The top 23 chemicals by industrial production in the states in 2005 ... a-32
부록 3: Nomenclature ... a-33
3A The Nomenclature of Polyatomic Ions ... a-33
3B Common Names of Chemicals ... a-34
3C Names of Some Common Cations with Variable Charge Numbers ... a-34
정답 및 해설 ... a-35
자습 B ... a-35
홀수 번호 연습 문제 ... a-44
찾아보기 ... a-91
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