목차
역자 서문 ... ⅲ
서문 ... ⅴ
제1부 물질의 구조
1. 미시적 세계 : 원자와 분자 ... 3
1.1 원자론의 발전 : 상대적 원자량 ... 3
1.2 원자적 양들의 크기 ... 6
1.3 전자의 전하-질량비 : 톰슨의 방법 ... 9
1.4 전자의 전하 : Millikan의 방법 ... 15
1.5 질량분광법 ... 19
1.6 원자질량의 척도와 물 ... 24
1.7 주기율표 ... 27
2. 물질의 양자론의 기원 ... 32
2.1 Franck-Hertz 실험 ... 32
2.2 광전효과 ... 38
2.3 X선과 물질 ... 40
2.4 원자들의 방출스펙트럼 ... 44
2.5 유핵원자 ... 46
2.6 흑체복사의 문제 ... 53
2.7 작용의 개념 ... 56
2.8 조화진동자 ... 58
2.9 양자화된 작용 : 고체의 열용량 ... 65
2.10 몇 가지 크기의 차수 ... 67
2.11 보어의 원자모형 ... 69
부록 2A 전자기스펙트럼 ... 78
부록 2B 구좌표 ... 80
부록 2C 리더포트 산란 ... 82
3. 간단한 계들에서의 물질파 ... 91
3.1 드 브로이 가설 ... 91
3.2 파동의 본질 ... 93
3.3 분산관계와 파동방정식 : 자유입자 ... 97
3.4 연산자 ... 103
3.5 고유함수와 고유값 ... 106
3.6 일차원 상자 속의 입자 ... 112
3.7 불확정성 원리 ... 119
3.8 기대값 : 공리의 요약 ... 122
3.9 이차원 및 삼차원 속의 입자 ... 127
3.10 원형상자 속의 입자 ... 130
3.11 구형상자 속의 입자 ... 138
3.12 강체 회전자 ... 145
부록 3A 원좌표와 원형상자에 대한 보충설명 ... 149
4. 변화하는 퍼텐셜장 중의 입자 : 전이 ... 156
4.1 유한한 퍼텐셜 장벽 ... 156
4.2 양자역학적인 조화진동자 ... 160
4.3 수소원자 ... 164
4.4 궤도함수들의 모양 ... 172
4.5 에너지준위들 간의 전이 ... 175
5. 원자구조 ... 185
5.1 전자스핀 : 자기적 현상 ... 185
5.2 파울리 배타원리 : 축조원리 ... 190
5.3 원자들의 전자배치 ... 192
5.4 원자구조의 계산 ... 196
5.5 원자구조와 주기적 행동 ... 203
5.6 항분열과 벡터모형 ... 212
5.7 미세구조와 스핀-궤도 상호작용 ... 225
부록 5A Stern-Gerlach 실험 ... 225
6. 가장 간단한 분자들에서의 화학결합 : H₂^+와 H₂ ... 232
6.1 원자들간의 결합력 ... 232
6.2 가장 간단한 분자 : 수소분자이온 H₂^+ ... 240
6.3 H₂^+ : 분자궤도함수와 LCAO근사 ... 244
6.4 H₂^+ : 에너지곡선을 얻는 방법 ... 248
6.5 H₂^+ : 궤도함수들의 상호관계 ; 들뜬상태 ... 253
6.6 H₂분자 : MO에 의한 간단한 설명 ... 261
6.7 동등입자들의 대칭성 ... 265
6.8 H₂: 원잣가결합에 의한 표현 ... 270
6.9 H₂: 단순한 MO와 VB근사를 넘어선 표현 ... 273
6.10 들뜬 전자상태 ... 277
부록 6A 직교성(orthogonality) ... 281
부록 6B 에르미트연산자(Hermitian Operator) ... 283
7. 이원자분자에 대한 보충 ... 288
7.1 이원자분자의 진동 ... 288
7.2 이원자분자의 회전 ... 302
7.3 이원자분자의 스펙트럼 ... 306
7.4 이온결합 ... 317
7.5 동핵이원자분자 : 분자궤도함수와 궤도함수의 상관성 ... 322
7.6 동핵이원자분자 : 제2주기 분자들의 구조와 축조원리 ... 328
7.7 이핵이원자분자에 대한 서론 : 전기음성도 ... 336
7.8 LiH에서의 결합 : 교차퍼텐셜곡선 및 비교차퍼텐셜곡선 ... 340
7.9 다른 제2주기 이원자 수소화물들 ... 345
7.10 등전자 및 다른 계열 ... 350
8. 삼원자 분자 ... 358
8.1 가장 간당한 경우인 H₃와 H₃^+의 전자구조와 기하구조 ... 358
8.2 이수소화물(dihydride) : 물분자에 대한 개론 ... 365
8.3 혼성궤도함수들 ... 367
8.4 H₂O에서의 비편재궤도함수 : 일반적인 MO법 ... 371
8.5 더 복잡한 삼원자 분자에서의 결합 ... 381
8.6 기준좌표와 진동방식 ... 385
8.7 풀릴 수 있느 예 : CO₂의 방정식 ... 391
8.8 다원자 분자의 전이와 스펙트럼 ... 395
9. 더 큰 다원자분자 ... 402
9.1 작은 분자 ... 403
9.2 카테나 탄소화합물 : 전이성 ... 409
9.3 다른 확장된 구조들 ... 419
9.4 몇 가지 입체효과 ... 425
9.5 착이온과 기타의 배위화합물들 : 간단한 다면체 ... 432
9.6 키랄릴티 분자 비대칭성 ... 434
9.7 키랄릴티 분자 비대칭성과 기타의 착이온들 ... 436
9.8 착물의 자기적 성질 ... 439
9.9 착물의 전자구조 ... 443
부록 9A Schmidt 직교화 ... 452
10. 분자간의 힘 ... 457
10.1 장거리의 힘 : 전하분포간의 상호작용 ... 458
10.2 경험적인 분자간 퍼텐셜 ... 466
10.3 약하게 회합된 분자들 ... 471
11. 고체의 구조 ... 479
11.1 고체의 몇 가지 일반적인 성질 ... 479
11.2 공간 격자와 결정의 대칭성 ... 481
11.3 결정의 X-선 회절 : Bragg모형 ... 485
11.4 Laue 모형 ... 489
11.5 결정 구조의 결정 ... 491
11.6 회절의 실험 방법 ... 496
11.7 분자 결정 ... 497
11.8 이온결정의 구조 ... 502
11.9 이온성 결정의 결합에너지 ... 507
11.10 공유결합성 고체 ... 511
11.11 금속의 자유전자 이론 ... 514
11.12 고체이 띠이론 ... 520
11.13 전도체, 절연체, 반도체 ... 526
제2부 평형상태에 있는 물질 : 통계역학과 열역학
12. 평형상태의 완전기체 및 온도의 개념 ... 537
12.1 완전기체 : 정의와 초보적인 모형 ... 537
12.2 완전기체의 일반적인 운동론 ... 540
12.3 열역학의 일반적인 원리 ... 544
12.4 온도와 열역학 제0법칙 ... 546
12.5 경험적인 온도 : 완전기체 온도 척도 ... 551
12.6 미시적 접근법과 거시적 접근법의 비교 ... 555
13. 열역학 제 일(1)법칙 ... 562
13.1 완전기체에서의 미시적 에너지와 거시적 에너지 ... 562
13.2 열역학적 상태의 기술 ... 566
13.3 열역학에서의 일의 개념 ... 568
13.4 세기 변수와 크기 변수 ... 572
13.5 준정적 과정과 가역 과정 ... 574
13.6 제1법칙 : 내부에너지와 열 ... 577
13.7 몇 가지 역사적인 기록 ... 580
13.8 내부에너지와 열의 미시적 해석 ... 582
13.9 속박조건, 일 및 평형 ... 584
14. 열화학 및 그 융응 ... 591
14.1 열용량과 엔탈피 ... 591
14.2 화학반응에서의 에너지 변화와 엔탈피 변화 ... 597
14.3 물리적 과정의 열화학 ... 601
14.4 상변화에 대한 서론 ... 605
14.5 표준 상태 ... 608
14.6 용액에서의 열화학 ... 611
14.7 물리적 과정에 대한 분자적 해석 ... 618
14.8 결합에너지 ... 619
14.9 분자 구조에서의 몇 가지 에너지 효과 ... 625
14.10 이온성 결정의 격자에너지 ... 628
15. 엔트로피의 개념 : 계의 에너지 준위 스텍트럼과의 관계 ... 642
15.1 N-분자 계에서 평균의 성질과 분자 운동간의 관계 : 시간 평균과 앙상블 평균 ... 643
15.2 앙상블과 확률 분포 ... 649
15.3 자유도가 많은 계의 몇 가지 성질 : 평형상태의 물질에 대한 통계적 이론의 원리
654
15.4 상태 밀도에 미치는 속박조건의 영향 ... 659
15.5 엔트로피 : 평형 상태에 대한 퍼텐셜 함수 ... 665
16. 열역학 제 이(2)법칙 : 엔트로피의 거시적 개념 ... 681
16.1 열역학 제2법칙 ... 681
16.2 가역 과정에 대한 엔트로피 함수의 존재 ... 684
16.3 비가역 과정 : 제2법칙의 해석 ... 689
16.4 Clausius와 Kelvin의 서술에 대한 재고 ... 694
16.5 부등식으로서의 제2법칙 ... 697
16.6 미시적 이론과 거시적 이론간의 몇 가지 관계 ... 699
부록 16A Poincar＼acute{e}의 윤회 시간과 비가역성 ... 701
17. 열역학 제 이(2)법칙의 몇 가지 응용 ... 714
17.1 독립 변수의 선택 ... 714
17.2 가용일의 개념 ... 717
17.3 가역 과정에서의 엔트로피 변화 ... 720
17.4 비가역 과정에서의 엔트로피 변화 ... 720
17.5 상 전이에서의 엔트로피 변화 ... 727
18. 열역학 제 삼(3)법칙 ... 734
18.1 T ... 0에서
18.2 절대 0도를 얻을 수 없는 이유 ... 742
18.3 제3법칙의 실험적 증명 ... 745
19. 평형상태의 본질 ... 752
19.1 순수한 물질의 평형상태 성질 ... 752
19.2 평형상태에 대한 다른 표시 방법 ... 758
19.3 단일 독립성분계에 대한, 평형상태의 안정도 ... 764
19.4 다성분계에서의 평형상태 ... 768
19.5 화학 평형 ... 775
19.6 열역학적 무게 : 열역학과 미시적 구조 사이의 진일보된 연결성 ... 777
19.7 정중 앙상블의 응용 : 완전 기체에서의 분자 속력의 분포 ... 784
20. 비평형 과정에 대한 열역학의 적용 ... 793
20.1 연속성에 관한 일반 형식의 방정식 ... 794
20.2 질량 보존과 확산 방정식 ... 795
20.3 운동량의 보존과 Navier-Stokes 방정식 ... 798
20.4 에너지 보존과 열역학 제2법칙 ... 803
20.5 음의 온도 ... 807
부록 20A 운동량 선속 텐서의 대칭성 ... 811
21. 순수한 기체와 기체혼합물의 성질 ... 818
21.1 순수한 기체의 열역학적 기술 ... 818
21.2 기체혼합물의 열역학적 기술 ... 829
21.3 기체반응의 열역학적 기술 ... 837
21.4 보기 : NH₃의 Haber 합성 ... 841
21.5 기체와 기체반응의 통계적 분자이론 ... 847
21.6 평형상수의 통계적 분자이론 ... 863
21.7 실제기체의 통계적 분자이론 ... 867
부록 21A 파동함수의 대칭성이 상태에 걸친 분포에 미치는 영향 : Fermi-Dirac 통계와
Bose-Einstein 통계 ... 878
부록 21B 분자 파동함수의 대칭성 : 회전분배함수에 대한 핵스핀의 영향 ... 884
부록 21C 준고전적 분배함수 : 불완전기체의 상태방정식 ... 886
22. 고체의 열역학적 성질 ... 894
22.1 기체와 응축상간의 차이 ... 894
22.2 결정성 고체의 몇 가지 열적 성질 ... 894
22.3 결정의 성질에 대한 비조화성의 기여 ... 906
22.4 복잡한 고체와 불완전 고체의 몇가지 성질 ... 908
22.5 금속의 전자 열용량 ... 913
부록 22A Fermi-Dirac 적분의 계산 ... 916
23. 액체의 열역학적 성질 ... 923
23.1 액체의 성질 ... 923
23.2 액체의 구조 ... 930
23.3 간단한 액체의 구조와 열역학적 성질 간의 관계 ... 938
23.4 액체의 분자 이론 ... 942
부록 23A 액체에 의한 X선 산란 : 액체 구조의 결정 ... 950
24. 일성분계에서의 상평형 ... 960
24.1 상전이의 일반적 고찰 ... 960
24.2 일성분계에서의 상평형의 열역학 ... 966
24.3 열역학적 불안정성에 입각한 상전이 ... 976
24.4 상전이의 통계적 분자 기술 ... 988
25. 비전해질 용액 ... 1007
25.1 이상용액에서의 한 성분의 화학퍼텐셜 ... 1007
25.2 실제 용액에서의 성분의 화학퍼텐셜 ... 1010
25.3 분몰량 ... 1015
25.4 액체-증기 평형 ... 1017
25.5 액체-고체 평형 ... 1029
25.6 용액의 총괄성 : 끓는점 오름, 어는점 내림, 삼투압 ... 1033
25.7 비전해질 용액에서의 화학반응 ... 1040
25.8 혼합물의 상평형에 관한 추가 논의 ... 1042
25.9 혼합물에서의 임계현상 ... 1055
25.10 비전해질 용액의 통계적 분자이론 ... 1058
26. 전해질 용액의 평형 성질 ... 1085
26.1 화학퍼텐셜 ... 1085
26.2 전지, 화학반응 및 활동도계수 ... 1088
26.3 물의 구조에 관한 주석 ... 1097
26.4 용질이 물의 구조에 미치는 영향 ... 1098
26.5 전해질 용액의 통계적 분자이론 ... 1114
26.6 용융염과 용융염 혼합물 ... 1123
제3부 반응 속도론
27. 분자운동과 충돌 ... 1141
27.1 운동론 ... 1141
27.2 힘과 퍼텐셜 ... 1146
27.3 충돌역학 ... 1148
27.4 충돌의 종류 ... 1153
27.5 산란단면적 ... 1156
27.6 강체구의 탄성산란 ... 1160
28. 기체의 반응속도이론 ... 1165
28.1 분포함수 ... 1165
28.2 희박한 기체에서의 충돌 빈도수 ... 1169
28.3 시간에 따른 속도분포의 전개 ... 1171
28.4 Maxwell-Boltzmann 분포 ... 1175
28.5 강체구 분자에 대한 충돌빈소 ... 1179
28.6 밀도, 운동량밀도 및 에너지밀도의 분자유량 ... 1181
28.7 분출 ... 1186
28.8 기체의 운반 성질 ... 1189
28.9 에너지 교환과정 ... 1197
28.10 소리의 전달과 흡수 ... 1204
29. 조밀한 상의 운동론 ... 1219
29.1 조밀한 유체에서의 운반성질 ... 1219
29.2 Brown운동의 몇 가지 기본적 측면 ... 1222
29.3 운반에 대한 확률적 접근 ... 1229
29.4 자기상관함수와 운반계수 ... 1234
29.5 고체에서의 운반 ... 1239
29.6 전해질 용액에서의 전기 전도도 ... 1244
30. 화학반응속도론 ... 1250
30.1 반응속도론의 일반적 개념 ... 1250
30.2 반응성 분자들 사이의 상호작용 ... 1260
30.3 반응성 분자들 사잉의 충돌 ... 1267
30.4 강체구 충돌 이론 : 반응 단면 ... 1276
30.5 강체구 충돌 이론 : 속도계수 ... 1279
30.6 활성 착물 이론 ... 1286
30.7 확성 착물 이론 : 열역학적 해석 ... 1290
30.8 용액 내의 반응속도론 ... 1296
30.9 선형 자유에너지 관계 ... 1305
30.10 반응속도론에서의 실험법 ... 1307
30.11 복잡한 반응에서 대한 실험자료의 해석 ... 1316
30.12 화학반응 메카니즘 ... 1321
30.13 이분자 반응 ... 1328
30.14 단분자 반응 ... 1335
30.15 삼분자 반응 ... 1340
31. 화학반응속도론에 관한 몇가지 논의 ... 1349
31.1 일분자 반응 ... 1349
31.2 광학적 유발반응의 반응속도론 ... 1355
31.3 연쇄반응 ... 1363
31.4 진동성 반응 ... 1370
31.5 화학반응에서의 대칭규칙 ... 1377
31.6 촉매작용에 대한 서론 ... 1383
31.7 효소 촉매작용 ... 1384
31.8 산-염기 촉매작용 ... 1389
31.9 금이온, 착물 및 기타 균일 촉매반응 ... 1393
31.10 불균일 반응 : 표면 위에 기체의 흡착 ... 1397
31.11 불균일 촉매작용 ... 1042
31.12 전극반응의 반응속도론 ... 1408
부록Ⅰ 단위계 ... 1415
부록Ⅱ 편미분 ... 1419
부록Ⅲ 기호풀이 ... 1425
찾아보기 ... 1441
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