목차 일부
머리말 ... 3
옮기는 말 ... 5
제1장 디멘션과 정의
1.1 물리적 양과 디멘션 ... 19
1.2 표준단위의 정의(계속) ... 20
1.3 물질의 양 ... 21
1.4 보조단위 ... 22
1.5 압력 ... 22
1.6 디멘션적 해석 ... 23
1.7 방정식 ... 23
1.8 화학반응 ... 23
1.9 계 ... 24
...
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머리말 ... 3
옮기는 말 ... 5
제1장 디멘션과 정의
1.1 물리적 양과 디멘션 ... 19
1.2 표준단위의 정의(계속) ... 20
1.3 물질의 양 ... 21
1.4 보조단위 ... 22
1.5 압력 ... 22
1.6 디멘션적 해석 ... 23
1.7 방정식 ... 23
1.8 화학반응 ... 23
1.9 계 ... 24
1.10 평형 상태 ... 25
1.11 상태 함수 ... 25
문제 ... 26
제2장 물질의 상태
2.1 상태 방정식 ... 27
2.2 이상-기체 상태 방정식 ... 28
2.3 낮은 압력에서의 기체 ... 29
2.4 기체 혼합물 ... 31
2.5 분자적 관점에서 본 이상 기체 ... 31
2.6 분자 속력 ... 33
2.7 기체의 응축-임계점 ... 34
2.8 실제 기체-비리알 방정식 ... 36
2.9 대응 상태 ... 36
2.10 van der Waals 방정식 ... 38
2.11 액체 ... 40
2.12 압축률과 팽창률 ... 40
2.13 고체 상태 ... 41
2.14 상 ... 42
2.15 상간의 평형 ... 42
2.16 성분 ... 43
2.17 자유도 ... 43
2.18 상규칙 ... 44
문제 ... 45
제3장 분자 에너지
3.1 열역학의 분자적 설명 ... 49
3.2 에너지 보존 ... 50
3.3 분자의 에너지:병진, 회전 및 진동 ... 52
3.4 분자의 에너지:병진 ... 53
3.5 분자의 에너지:회전 ... 54
3.6 분자의 에너지:진동 ... 57
3.7 진동의 기준방식 ... 59
3.8 에너지의 고전적 등분배 ... 60
3.9 일정 부피 열용량:평균 분자 에너지의 실험적 측정 ... 61
3.10 기체의 실험 C_v ... 63
문제 ... 64
제4장 분자의 양자준비
4.1 전자기 복사선:입자와 파동 ... 66
4.2 분광학:분자의 에너지 준위에 관한 실험적 관점 ... 67
4.3 예:CO의 스펙트럼 ... 68
4.4 물질의 파동성 ... 69
4.5 병진 에너지 ... 71
4.6 분자 에너지 준위의 척도로서의 파동수 ... 73
4.7 회전 에너지 ... 74
4.8 진동 에너지 ... 75
4.9 CO분자 내 진동 및 회전 에너지 준위의 적외선 분광학에 의한 고찰 ... 77
4.10 전자 에너지 ... 79
문제 ... 79
제5장 Boltzmann분포와 온도
5.1 Boltzmann분포 ... 81
5.2 기압관계식:Boltzmann분포의 간단한 유도 ... 82
5.3 침강 평형 ... 84
5.4 Boltzmann분포 법칙의 보다 일반적인 유도 ... 85
5.5 분자 에너지 준위의 상대적 분포수 ... 88
5.6 온도의 분자적 설명 ... 91
5.7 열용량의 분자적 관점 ... 93
5.8 분자속력의 분포 ... 93
5.9 Maxwell방정식의 가우시안 밀도함수에 대한 관계 ... 94
5.10 평균값의 계산 ... 96
5.11 삼차원에서의 속도 ... 97
문제 ... 98
제6장 열역학 제일법칙-에너지
6.1 일의 개념 ... 100
6.2 부피 변화에 따르는 일 ... 101
6.3 평형 경로와 가역 과정 ... 102
6.4 이상기체의 등온가역 압축 ... 103
6.5 일의 일반적 개념 ... 104
6.6 열의 개념 ... 105
6.7 닫힌 계에 관한 열역학 제일법칙 ... 106
6.8 완전 미분과 상태 함수 ... 106
6.9 엔탈피 ... 107
6.10 C_p와 C_v간의 차이 ... 108
6.11 상 변화 엔탈피 ... 109
6.12 화학 반응에서의 △U ... 110
6.13 반응에 관한 △U의 측정 ... 111
6.14 △U로부터 △H의 계산 ... 112
6.15 Hess법칙 ... 113
6.16 표준 상태 ... 113
6.17 화합물의 생성 엔탈피 ... 114
6.18 수용액에서의 반응에 관한 △H ... 115
6.19 이온의 생성 엔탈피 ... 115
6.20 반응 엔탈피의 온도 의존성 ... 116
6.21 결합 엔탈피 ... 117
6.22 열화학과 평형 ... 120
문제 ... 121
제7장 열역학 제이 및 제삼법칙-엔트로피
7.1 엔트로피와 가열적 열 ... 124
7.2 열과 일의 분자적 묘사 ... 126
7.3 이상 기체의 엔트로피 변화 ... 126
7.4 상태 변화 엔트로피 ... 128
7.5 비가역 과정에 관한 △S:열 전도 ... 129
7.6 과냉각 액체의 얼음-액체와 우주의 △S는 얼마인가 ... 131
7.7 열 기관 ... 132
7.8 Carnot 순환 ... 133
7.9 대양의 에너지를 이용할 수 있을까 ... 134
7.10 엔트로피와 시간화살 ... 135
7.11 혼합 엔트로피 ... 136
7.12 혼합 확률 ... 137
7.13 무질서, 확률 및 엔트로피 ... 139
7.14 화합물의 엔트로피-열용량으로부터의 계산 ... 140
7.15 열역학 제삼법칙 ... 142
7.16 제삼-법칙 엔트로피 ... 143
7.17 화학 반응에서의 엔트로피 변화 ... 144
문제 ... 144
제8장 물리평형과 화학평형
8.1 엔트로피와 평형 ... 148
8.2 동적 평형 ... 149
8.3 자유에너지 함수 ... 149
8.4 Helmholtz함수의 설명 ... 150
8.5 A로부터 유도된 상태 방정식 ... 152
8.6 gibbs함수 G의 설명 ... 153
8.7 상평형－Clapeyron-Clausius식 ... 154
8.8 증기압력의 온도 의존성 ... 156
8.9 표준 상태와 화학 반응에서의 Gibbs 자유에너지 변화 ... 158
8.10 이상 기체의 Gibbs 자유에너지 ... 159
8.11 Gibb 함수의 반응 진척도에 대한 의존성 ... 160
8.12 평형 상수와 Gibbs 자유에너지 ... 162
8.13 K_p의 측정 ... 164
8.14 G의 T에 따른 변화 ... 164
8.15 K_p의 T에 따른 변화 ... 166
8.16 기체-고체 반응 ... 168
8.17 평형상수에 대한 압력의 효과 ... 168
8.18 화학 퍼텐셜 ... 169
8.19 화학 퍼텐셜과 화학 평형 ... 171
문제 ... 171
제9장 이상용액과 묽은 용액
9.1 조성의 척도 ... 176
9.2 분몰량-분몰 부피 ... 178
9.3 다른 분몰량 ... 180
9.4 분몰량의 측정 ... 181
9.5 이상 용액-Raoult의 법칙 ... 182
9.6 이상 용액의 열역학 ... 183
9.7 기체의 액체에 대한 용해도-Henry의 법칙 ... 184
9.8 마취의 메카니즘 ... 185
9.9 압력-조성 도표 ... 186
9.10 온도-조성 도표 ... 187
9.11 분별 증류 ... 188
9.12 고체가 액체에 녹은 용액 ... 189
9.13 삼투 압력 ... 191
9.14 삼투 압력과 증기 압력 ... 192
9.15 고분자 용액의 삼투압력 ... 194
문제 ... 195
제10장 실제 기체와 용액
10.1 퓨가시티와 활동도 ... 198
10.2 실제기체-화학 퍼텐셜과 퓨가시티 ... 198
10.3 기체의 퓨가시티 계산 ... 200
10.4 퓨가시티와 대응 상태 ... 201
10.5 평형상수 계산에서의 퓨가시티 사용 ... 202
10.6 활동도 ... 204
10.7 용액 성분에 관한 표준 상태 ... 204
10.8 용액의 증기 압력으로부터 용매와 비휘발성 용질의 활동도 측정 ... 206
10.9 용액에서의 평형 상수 ... 209
10.10 수용액 내 생화학 물질의 △G_f。 ... 210
10.11 용액의 이상성으로부터의 벗어남 ... 212
10.12 끓는점 도표 ... 213
10.13 액체에 대한 액체의 용해도 ... 214
10.14 비혼합성 액체의 증류 ... 215
10.15 기름과 물의 혼합물 ... 217
문제 ... 218
제11장 상전이와 상 평형
11.1 상간의 평형 조건 ... 221
11.2 순수한 물질-일성분계 ... 221
11.3 상 변화에 따른 열역학적 함수의 행동 ... 223
11.4 용융과 증발 ... 224
11.5 액체 결정 ... 225
11.6 고압에서의 측정 ... 226
11.7 고압계 ... 227
11.8 절대영도에의 접근;탈자화에 의한 냉각 ... 228
11.9 초전도성과 초유동성 ... 230
11.10 이성분계 ... 232
11.11 고체-액체 평형-간단한 공융도표 ... 232
11.12 화합물 형성 ... 235
11.13 고체 용액 ... 236
11.14 고체 상태에서의 부분적 섞임성 ... 237
11.15 철-탄소 도표 ... 238
문제 ... 240
제12장 통계 열역학
12.1 앙상블 ... 242
12.2 앙상블 평균 ... 244
12.3 열역학적 에너지의 통계적 계산 ... 245
12.4 엔트로피에 관한 통계적 식 ... 245
12.5 Helmholtz 자유에너지와 상태 방정식 ... 245
12.6 비작용성 입자에 관한 Z의 계산 ... 246
12.7 병진 상태합 ... 246
12.8 단원자 기체에 관한 열역학적 함수 ... 248
12.9 내부 운동-분자 상태합 ... 250
12.10 회전 상태합-강체 선형 분자 ... 250
12.11 회전 에너지와 엔트로피-선형분자 ... 251
12.12 관성 모멘트의 계산 ... 252
12.13 비선형 분자의 회전 상태합 ... 253
12.14 진동 상태합 ... 255
12.15 진동 에너지와 엔트로피 ... 256
12.16 열용량 ... 257
12.17 진동 에너지와 분자 해리 ... 258
12.18 결정의 통계 열역학 ... 260
12.19 전자 상태합 ... 261
12.20 통계 열역학에서의 제삼법칙 ... 262
12.21 평형 상수 ... 263
12.22 K_p의 통계적 설명 ... 264
12.23 K_p 계산의 예 ... 265
문제 ... 268
제13장 화학반응 속도론
13.1 화학 변화의 속도 ... 270
13.2 반응 속도론에 관한 실험 방법 ... 271
13.3 반응 차수의 개념 ... 272
13.3 환산 속도 상수 ... 273
13.5 반응 분자도와 반응 차수 ... 274
13.6 반응 메카니즘 ... 275
13.7 일차 속도식 ... 275
13.8 이차 속도식 ... 277
13.9 반응 차수의 결정 ... 279
13.10 대립 반응 ... 279
13.11 연속 반응 ... 281
13.12 평행 반응 ... 282
13.13 화학 이완 ... 282
13.14 흐름계에서의 반응 ... 285
13.15 정류 상태와 소멸 과정 ... 287
13.16 연쇄 반응:브롬화 수소의 생성 ... 288
13.17 자유-라디칼 연쇄 ... 289
13.18 갈래연쇄-폭발반응 ... 290
13.19 반응속도의 온도 의존성 ... 291
13.20 반응속도 온도 의존성의 예 ... 93
문제 ... 294
제14장 촉매 작용
14.1 촉매의 속도에 대한 영향과 평형에 대한 비영향 ... 299
14.2 기체 반응에서의 균일 촉매 작용 ... 300
14.3 산-염기 촉매 작용 ... 301
14.4 일반적 산-염기 촉매 작용 ... 302
14.5 효소 촉매 작용 ... 304
14.6 효소의 구조-카르복시펩티다아제 ... 306
14.7 표면 촉매 작용 ... 307
14.8 Langmuir 흡착 등온식 ... 308
14.9 불균일 표면 위의 흡착 ... 310
14.10 표면 반응의 메카니즘 ... 311
문제 ... 313
제15장 반응 속도 이론
15.1 기체 반응의 충돌 이론-충돌 도수 ... 316
15.2 기체 반응의 충돌 이론-속도 상수 ... 318
15.3 분자 지름 ... 320
15.4 충돌 이론과 실험 ... 321
15.5 퍼텐셜-에너지 표면-D+H₂의 예 ... 322
15.6 반응 속도에 관한 활성화-복합체 이론 ... 324
15.7 열역학적 성질로 나타낸 활성화-복합체 이론 ... 326
15.8 활성화 엔트로피 ... 327
15.9 화학 동역학 ... 328
15.10 분자살에서의 반응 ... 328
15.11 일분자 반응 이론 ... 330
15.12 용액에서의 반응 ... 332
15.13 확산-지배 반응 ... 334
문제 ... 334
제16장 전기화학-용액 내의 이온
16.1 전기화학 당량-패러데이 ... 338
16.2 용액의 전도도 ... 339
16.3 몰 전도율 ... 340
16.4 Arrhenius 이온화 이론 ... 342
16.5 큰 유전 상수 용매의 이온 분리 촉진 ... 343
16.6 운반율과 이동도 ... 343
16.7 운반율-Hittorf법 ... 344
16.8 운반율-계면 이동법 ... 345
16.9 운반율 실험 결과 ... 346
16.10 물의 전기적 해리 ... 347
16.11 수소 이온과 수산 이온의 이동도 ... 348
16.12 확산과 이온 이동도 ... 349
16.13 활동도와 표준 상태 ... 350
16.14 이온 활동도 ... 351
16.15 이온성 용액의 실험적 활동도 계수 ... 353
16.16 이온 세기 ... 354
16.17 Debye-H\ddot{u}ckel이론 ... 354
16.18 이온 분위기 ... 355
16.19 Debye-H\ddot{u}ckel 극한 법칙 ... 357
문제 ... 359
제17장 전기화학 전지
17.1 금속전극 ... 362
17.2 전기화학 퍼텐셜 ... 364
17.3 두 금속간 접촉 ... 364
17.4 전극의 형태 ... 365
17.5 전지의 분류 ... 366
17.6 전기화학 전지 ... 366
17.7 전지 도표와 전지 반응 ... 367
17.8 전기화학 전지에서의 평형조건 ... 367
17.9 전자의 기전력(EMF) ... 368
17.10 표준 전지 ... 369
17.11 가역 전지 ... 369
17.12 전지 반응의 열역학 ... 370
17.13 전지의 표준 emf ... 371
17.14 표준 전극 전위 ... 373
17.15 전지 emf의 계산 ... 375
17.16 용해도곱의 계산 ... 376
17.17 전해질-농도차 전지 ... 377
17.18 pH측정 ... 378
17.19 생물막 전위 ... 379
17.20 신경 전달 ... 381
문제 ... 382
제18장 표면과 콜로이드
18.1 표면 장력 ... 385
18.2 Young과 Laplace식 ... 386
18.3 모세관 형상 ... 387
18.4 작은 방울의 높여진 증기압력-Kelvin식 ... 389
18.5 용액의 표면 장력 ... 391
18.6 불용성 표면막 ... 392
18.7 표면막의 구조 ... 394
18.8 계면 활성제와 미셀 ... 394
18.9 세포막 ... 396
18.10 콜로이드 졸:입자-크기 분포 ... 397
18.11 콜로이드의 안전성-전기 이중층 ... 399
문제 ... 401
제19장 전기화학적 속도과정
19.1 전극 반응 속도론 ... 404
19.2 편극 ... 405
19.3 전기장의 전극-반응 속도 지배 ... 406
19.4 Tafel방정식 ... 408
19.5 수소 이온 방전에 관한 반응 속도론 ... 410
19.6 확산 과전위 ... 410
19.7 연료 전지 ... 412
문제 ... 414
제20장 입자와 파동
20.1 파동 운동 ... 415
20.2 고전적 파동 방정식 ... 417
20.3 시간-비의존성 고전적 파동 방정식 ... 417
20.4 Schr\ddot{o}ding 파동 방정식 ... 418
20.5 병진 에너지 ... 420
20.6 파동함수의 통계적 설명 ... 421
20.7 파동함수의 또다른 특성 ... 422
20.8 파동함수의 직교성 ... 423
20.9 병진 파동함수 ... 423
20.10 에너지의 양자화 ... 426
20.11 영점 에너지와 불확정성 원리 ... 426
20.12 자유 입자 ... 427
20.13 파동함수로부터 얻을 수 있는 또다른 정보 ... 427
20.14 연산자 ... 429
20.15 해밀턴 연산자 ... 429
20.16 짝이중 결합 염료에 관한 자유 전자 모형 ... 430
20.17 삼차원 상자 ... 432
20.18 터널 효과 ... 433
문제 ... 434
제21장 원자구조와 스펙트럼
21.1 원자 스펙트럼 ... 436
21.2 Eohr 궤도와 이온화 에너지 ... 437
21.3 수소원자에 대한 Schr\ddot{o}dinger방정식 ... 440
21.4 반지름 방정식과 에너지 준위 ... 441
21.5 각방정식과 각운동량 ... 442
21.6 양자수 ... 443
21.7 반지름 파동함수 ... 445
21.8 수소 궤도함수의 각도 의존성 ... 447
21.9 전자 스핀 ... 448
21.10 Pauli 배타 원리 ... 449
21.11 헬륨의 스펙트럼 ... 450
21.12 원자의 벡터 모형 ... 453
21.13 원자 궤도함수와 에너지-변분법 ... 455
21.14 헬륨 원자 ... 456
21.15 무거운 원자－자기-일관성 장 ... 457
21.16 원자 에너지 준위－주기율표 ... 457
문제 ... 459
제22장 화학 결합
22.1 원자가 이론 ... 461
22.2 수소-분자 이온 H₂^+ ... 462
22.3 Born-Oppenheimer 근사 ... 463
22.4 H₂^+내의 화학 결합 ... 464
22.5 H₂^+의 각운동량 ... 465
22.6 H₂^+에 관한 간단한 변분 이론 ... 465
22.7 H₂내의 공유결합 ... 467
22.8 원자가-결합 방법 ... 472
22.9 동종핵 이원자분자에 관한 분자 궤도 함수 ... 473
22.10 상관 도표 ... 475
22.11 이종핵 이원자분자 ... 478
22.12 전기 음성도 ... 479
22.13 이온 결합 ... 480
22.14 다원자분자-H₂O의 예 ... 482
22.15 분자 기하의 계산 ... 484
22.16 비편재 분자 궤도함수-벤젠 ... 486
22.17 광전자 분광법 ... 488
문제 ... 489
제23장 분자의 전기 및 자기 성질
23.1 상대 유전율 ... 492
23.2 유전체의 편극-쌍극자 모멘트 ... 493
23.3 편극 ... 494
23.4 국부장 ... 496
23.5 전기장에서 쌍극자의 배향 ... 497
23.6 상대 유전율의 진동수 의존 ... 500
23.7 쌍극자 모멘트와 분자 구조 ... 501
23.8 분자의 자기 성질 ... 504
23.9 반자기성 온도-비의존 상자기성 ... 505
23.10 온도-의존 상자기성 ... 505
문제 ... 506
제24장 자기 공명
24.1 핵의 전기 및 자기 성질 ... 508
24.2 핵자기 공명 ... 510
24.3 NMR 실험 장치 ... 510
24.4 스핀-격자 이완 ... 512
24.5 스핀-스핀 이완 ... 514
24.6 화학적 이동 ... 514
24.7 스핀-스핀 갈라짐 ... 516
24.8 동적 NMR-반응 속도의 측정 ... 519
24.9 Fourier 변환 NMR ... 520
24.10 전자 스핀 공명 ... 522
24.11 핵 초미세 작용 ... 524
24.12 자유 라디칼의 스펙트럼 ... 525
문제 ... 526
제25장 대칭
25.1 대칭 연산 ... 528
25.2 군의 정의 ... 529
25.3 대칭 연산 계속 ... 530
25.4 점군의 표시 ... 531
25.5 점군의 분자 성질 ... 534
25.6 대칭 연산에 의한 벡터 변환 ... 534
25.7 군 C₃_v의 행렬 표현 ... 536
25.8 기약 표현 ... 537
25.9 기약 표현의 지표 ... 538
25.10 군론의 화학적 응용 ... 540
문제 ... 543
제26장 회전 및 진동스펙트럼-마이크로파, 적외선, 라만 스펙트럼
26.1 분자 스펙트럼의 개관 ... 544
26.2 빛의 방출과 흡수 ... 546
26.3 순수 회전 스펙트럼-강체 회전자 ... 547
26.4 마이크로파 분광학 ... 549
26.5 다원자 분자의 회전 스펙트럼 ... 550
26.6 반전과 내부 회전 ... 550
26.7 조화 진동자 ... 552
26.8 비조화 진동자 ... 554
26.9 이원자 분자의 진동-회전 스펙트럼 ... 555
26.10 이산화탄소의 적외선 스펙트럼 ... 556
26.11 레이저 ... 558
26.12 라만 스펙트럼 ... 559
26.13 분광학으로부터의 분자데이터 ... 561
26.14 기준 진동 방식 ... 562
26.15 대칭과 기준 진동 ... 562
문제 ... 564
제27장 전자 스펙트럼과 광화학
27.1 빛의 흡수 ... 567
27.2 전자 전이와 띠 스펙트럼 ... 569
27.3 Frank-Condon 원리 ... 571
27.4 산소의 들뜬 상태 ... 572
27.5 다원자 분자의 들뜬 상태 ... 574
27.6 광화학 원리 ... 575
27.7 분자 들뜸의 통로 ... 577
27.8 형광 ... 577
27.9 해리와 선 해리 ... 579
27.10 이차 광화학 반응 ... 580
27.11 섬광 분해법 ... 581
27.12 응축계에서의 에너지 전달 ... 582
문제 ... 583
제28장 결정학
28.1 결정면과 겉면 ... 585
28.2 결정계 ... 586
28.3 격자와 단위세포 ... 587
28.4 대칭성-결정족 ... 590
28.5 결정 구조 ... 590
28.6 공간군 ... 592
28.7 X-선 결정학 ... 592
28.8 X-선 회절의 Bragg해석 ... 592
28.9 염화나트륨과 염화칼륨의 구조 ... 594
28.10 분말법 ... 598
28.11 회전 결정법 ... 600
28.12 구조 인자 ... 601
28.13 결정구조의 Fourier 합성 ... 603
28.14 중성자 회절 ... 605
문제 ... 606
제29장 고체 상태
29.1 고체의 결합 모형 ... 608
29.2 구의 최조밀 쌓임 ... 611
29.3 금속의 전자-기체 이론 ... 613
29.4 양자 통계 ... 614
29.5 금속의 응집 에너지 ... 615
29.6 본질성 반도체 ... 617
29.7 불순물 반도체 ... 618
29.8 이온 결정 ... 619
29.9 이온 결정의 응집 에너지 ... 620
29.10 결정 에너지 ... 621
29.11 정결함 ... 623
29.12 선형 결함-어긋나기 ... 624
29.13 어긋나기 효과 ... 625
문제 ... 627
제30장 액체 상태와 분자간 힘
30.1 액체 상태에서의 무질서 ... 629
30.2 액체 구조의 X선 회절 ... 631
30.3 액체 물 ... 632
30.4 액체의 응집-내부 압력 ... 634
30.5 분자간 힘 ... 635
30.6 분자간 힘의 근원 ... 637
30.7 상태 방정식과 분자간 힘 ... 640
30.8 액체 이론 ... 642
30.9 액체의 점성도 ... 643
30.10 Poiseuille 방정식 ... 644
30.11 고분자 용액의 점성도 ... 647
문제 ... 648
찾아보기 ... 659
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