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화학의 기본 개념을 쉽게 설명한 화학 입문서~!
이 책은 알기 쉬운 설명과 다양한 삽화로 화학의 기본적 원리와 개념을 독자들에게 전달한다. 특히, 대부분 간과하거나 지나치게 되는 일상생활 속 화학의 예를 각 장마다 소개하여 인간 생활에 매우 밀접한 관계를 갖고 있는 화학의 특징을 보여줌으로써 화학에 흥미를 불러일으킨다. 뿐만 아니라, 연습문제에 대한 명확하고 자세한 풀이와 이 책의 주요한 장점 중 하나인 문제 풀이 과정의 도식화를 통해 학생들에게 문제 해결 능력을 키우는 데 도움을 준다. 이 책은 한마디로 화학 공부에 첫발을 내딛는 학생들에게 적합한 화학 입문서라 하겠다.

1 화학의 세계 1

1.1 모래와 물 1

1.2 화학물질은 일상적인 것을 만든다 2

1.3 과학적 방법: 화학자들의 사고방식 3

|일상 속의 화학| 연소와 과학적 방법 5

1.4 데이터 분석과 해석 6

데이터에서 패턴을 찾아내기 6

그래프 해석 7

1.5 초보 화학자: 성공의 비결 8

복습 9

2 측정과 문제 해결 13

2.1 미터법의 혼동: 1억 2,500만 달러 단위 에러 13

2.2 과학적 표기법: 크고 작은 숫자 표기 13

2.3 유효숫자: 정확성을 반영하는 숫자 표기 15

유효숫자의 개수 세기 18

완전수 18

|매체 속의 화학| 우리 우주의 과거를 조명하는 COBE 위성과 매우 정확한 측정들 19

2.4 계산에서의 유효숫자 20

곱셈과 나눗셈 20

반올림 20

덧셈과 뺄셈 21

곱셈과 나눗셈, 덧셈과 뺄셈을 모두 포함하는 계산 22

2.5 측정에서의 기본 단위 24

표준 단위 24

접두 승수 25

2.6 문제 풀이와 단위환산 26

단위들 간의 전환 27

일반적인 문제 풀이 전략 29

2.7 다단계 환산 문제의 해결 31

2.8 분자와 분모 모두의 단위환산 33

2.9 거듭제곱된 단위 34

|화학과 건강| 약 복용량 35

2.10 밀 도 37

밀도 계산 38

환산인자로서의 밀도 39

|화학과 건강| 밀도, 콜레스테롤, 그리고 심장병 40

2.11 수치 문제‐해결 전략과 해결도표 41

복습 43

3 물질과 에너지 59

3.1 여러분의 방에서 59

3.2 물질이란 무엇인가? 59

3.3 상태에 따른 물질의 분류: 고체, 액체, 기체 61

3.4 조성에 따른 물질의 분류: 원소, 화합물, 혼합물 62

3.5 다른 종류의 물질을 구분하는 방법: 물리적 성질과 화학적 성질 65

3.6 물질은 어떻게 변화하는가? 물리적 변화와 화학적 변화 67

물리적 변화를 통한 혼합물의 분리 69

3.7 질량 보존: 새로운 물질은 없다 69

3.8 에너지 70

|환경 속의 화학| 무에서 에너지를 얻을 수 있을까? 71

에너지의 단위 71

3.9 에너지와 화학적 및 물리적 변화 73

3.10 온도: 원자와 분자의 무작위 운동 74

3.11 온도 변화: 열용량 78

3.12 에너지와 열용량 계산 78

|일상 속의 화학| 아이스박스, 캠핑, 그리고 물의 열용량 79

복습 82

4 원자와 원소 95

4.1 티뷰론에서 원자를 경험하다 95

4.2 더 이상 나누어지지 않는다: 원자론 96

4.3 핵 원자 97

4.4 양성자, 중성자, 그리고 전자의 성질 98

|일상 속의 화학| 고체 물질이란? 99

4.5 원소: 양성자 수에 의해 정의된다 100

4.6 패턴 찾기: 주기율과 주기율표 103

4.7 이온: 전자를 잃고 얻기 108

이온과 주기율표 109

4.8 동위원소: 중성자 수가 변할 때 111

4.9 원자질량: 원소의 평균 원자질량 113

|환경 속의 화학| 워싱턴 핸포드의 방사성 동위원소 114

복습 115

5 분자와 화합물 125

5.1 설탕과 소금 125

5.2 화합물은 일정성분비의 법칙을 보여준다 126

5.3 화학식: 화합물을 나타내는 방법 127

화학식에서 다원자 이온 129

화학식의 유형 130

5.4 원소와 화합물의 분자적 관점 131

원자성 원소 131

분자성 원소 131

분자성 화합물 132

이온성 화합물 132

5.5 이온성 화합물의 화학식 표기 133

단원자 이온을 포함하는 이온성 화합물의 화학식 표기 134

다원자 이온을 포함하는 이온성 화합물의 명명법 134

5.6 명명법: 화합물에 이름 붙이기 135

5.7 이온성 화합물의 명명법 136

한 종류의 양이온만을 형성하는 금속을 포함하는

이성분 이온성 화합물의 명명법 137

두 종류 이상의 양이온을 형성하는 금속을 포함하는

이성분 이온성 화합물의 명명법 137

다원자 이온을 포함하는 이온성 화합물의 명명법 138

|일상 속의 화학| 다원자 이온 140

5.8 분자성 화합물의 명명법 140

5.9 산의 명명법 141

이성분산의 명명법 142

산소산의 명명법 142

5.10 명명법 요약 143

이온성 화합물 143

분자성 화합물 143

산 144

5.11 화학식량: 분자 또는 화학식 단위의 질량 145

복습 146

6 화학 조성 159

6.1 얼마나 많은 소듐이 있나? 159

6.2 파운드 단위의 질량으로 못 수 세기 160

6.3 그램 단위의 질량으로 원자 개수 세기 161

몰수와 원자 개수 사이의 변환 161

원소의 그램 수와 몰수 간의 변환 162

원소의 그램 수와 원자 개수 사이의 변환 165

6.4 그램 단위의 질량으로 분자 수 세기 166

화합물의 그램 수와 몰수 사이의 변환 166

어떤 화합물의 그램 수와 분자 수 사이의 변환 168

6.5 환산인자로서의 화학식 169

화합물의 몰수와 구성원소의 몰수 사이의 변환 170

어떤 화합물의 그램 수와 구성원소의 그램 수 사이의 변환 171

6.6 화합물의 질량 백분율 조성 173

6.7 화학식으로부터 질량 백분율 조성 계산 174

|화학과 건강| 식수의 불소화 176

6.8 화합물에 대한 실험식 계산하기 176

실험자료를 이용해서 실험식 구하기 177

6.9 화합물에 대한 분자식 계산하기 179

복습 181

7 화학반응 195

7.1 유치원용 화산, 자동차, 그리고 세탁용 세제 195

7.2 화학반응의 증거 196

7.3 화학반응식 199

7.4 균형 화학반응식을 작성하는 방법 201

7.5 수용액과 용해도: 물에 용해되는 화합물 204

수용액 204

용해도 205

7.6 침전반응: 수용액에서 고체를 형성하는 반응 207

7.7 용액 내 반응의 화학반응식 쓰기: 분자반응식,

전체 이온반응식, 그리고 알짜 이온반응식 211

7.8 산-염기 반응과 기체 발생 반응 213

산-염기 (중화) 반응 213

기체 발생 반응 213

|화학과 건강| 과다한 위산을 중화하기 215

7.9 산화-환원 반응 216

7.10 화학반응의 분류 218

원자가 어떻게 행동하느냐에 따른 화학반응의 분류 218

분류 흐름도 221

복습 222

8 화학반응에서의 화학양론 235

8.1 지구온난화: 너무 많은 이산화탄소 235

8.2 팬케이크 만들기: 성분들 사이의 관계 236

8.3 분자 만들기: 몰수 대 몰수 변환 237

8.4 분자 만들기: 질량 대 질량 변환 239

8.5 더 많은 팬케이크: 제한반응물, 이론적 수율,

그리고 백분율 수율 243

8.6 반응물의 초기 질량으로 구한 제한반응물, 이론적 수율,

그리고 백분율 수율 246

8.7 엔탈피: 반응에서 방출되거나 흡수된 열량의 측정 250

ΔH반응의 부호 251

|일상 속의 화학| 분젠 버너 251

ΔH반응의 화학양론 252

복습 254

9 원자 속의 전자와

주기율표 267

9.1 기구, 풍선, 그리고 원자 모델 267

9.2 빛: 전자기 복사 268

9.3 전자기파 스펙트럼 270

|화학과 건강| 암의 방사선 치료 272

9.4 보어 모델: 궤도를 갖는 원자 273

9.5 양자역학적 모델: 궤도함수를 가진 원자 276

야구공의 경로와 전자 확률지도 276

궤도에서 궤도함수로 277

9.6 양자역학적 궤도함수와 전자배치 277

양자역학적 궤도함수 277

전자배치: 전자가 궤도함수를 차지하는 방법 279

9.7 전자배치와 주기율표 283

9.8 양자역학적 모델의 설명력 286

9.9 주기적 경향: 원자의 크기, 이온화 에너지,

그리고 금속성 287

원자 크기 288

|화학과 건강| 이온 펌핑: 원자의 크기와 신경 자극 289

이온화 에너지 290

금속성 291

복습 293

10 화학결합 303

10.1 결합 모델과 에이즈(AIDS) 치료약 303

10.2 점을 이용하여 원자가전자 표시하기 304

10.3 이온결합 화합물의 루이스 구조: 전달되는 전자 305

10.4 공유결합 화합물의 루이스 구조: 공유되는 전자 306

단일결합 306

이중결합과 삼중결합 307

10.5 공유결합 화합물의 루이스 구조 그리기 308

다원자 이온의 루이스 구조 그리기 310

옥텟 규칙에 대한 예외들 311

10.6 공명: 같은 분자의 동등한 루이스 구조 312

10.7 분자의 모양 예측하기 314

지면에 분자 기하 구조 표현하기 317

|화학과 건강| 분자 모양에 의한 속임 318

10.8 전기음성도와 극성: 기름과 물은 왜 섞이지 않는가? 318

전기음성도 319

극성결합과 극성분자 321

|일상 속의 화학| 비누가 작용하는 방법 323

복습 323

11 기 체 333

11.1 긴 빨대 만들기 333

11.2 분자운동론: 기체 운동 모델 334

11.3 압력: 기체 분자의 끊임없는 충돌의 결과 336

압력의 단위 337

압력 단위 환산 338

11.4 보일의 법칙: 압력과 부피의 관계 339

일상 속의 화학 비행기 객실의 기압 유지 340

일상 속의 화학 매우 긴 스노클 344

11.5 샤를의 법칙: 부피와 온도의 관계 345

11.6 통합 기체 법칙: 압력, 부피, 그리고 온도의 관계 348

11.7 아보가드로의 법칙: 부피와 몰수의 관계 350

11.8 이상 기체 법칙: 압력, 부피, 온도, 그리고 몰수의 관계 352

이상 기체 법칙으로 기체의 몰질량 구하기 356

이상 기체와 비이상 기체의 거동 358

11.9 기체의 혼합 359

부분 압력과 생리작용 360

물 위로 기체 모으기 362

11.10 기체의 화학반응 363

표준 온도와 압력에서 몰 부피 366

|환경 속의 화학| 대기오염 368

복습 368

12 액체, 고체,

그리고 분자 간 힘 381

12.1 구형의 물 381

12.2 액체와 고체의 특성 382

12.3 분자 간 힘의 영향: 표면장력과 점성 383

표면장력 384

점성 384

12.4 증발과 응축 385

끓음 386

증발과 응축의 에너지론 387

증발열 388

12.5 융해, 응고, 그리고 승화 390

융해와 응고의 에너지론 390

융해열 390

승화 393

12.6 분자 간 힘의 종류: 분산력, 쌍극자-쌍극자 힘,

수소 결합, 이온-쌍극자 힘 394

분산력 394

쌍극자-쌍극자 힘 395

수소 결합 397

이온-쌍극자 힘 398

|화학과 건강| DNA에서의 수소 결합 399

12.7 결정성 고체의 종류: 분자성, 이온성, 그리고 원자성 401

분자성 고체 401

이온성 고체 401

원자성 고체 402

12.8 물: 놀라운 분자 403

|환경 속의 화학| 수질오염 404

복습 405

13 용 액 415

13.1 카메룬에서 일어난 비극 415

13.2 용액: 균일 혼합물 416

13.3 물에 고체가 용해된 용액: 얼음사탕 만드는 방법 417

용해도와 포화 418

전해질 용액: 용해된 이온성 고체 419

온도에 따라 달라지는 용해도 420

13.4 물에 기체가 용해된 용액: 탄산음료에서 거품이 일어나는 이유 420

13.5 용액의 농도: 질량 백분율 421

질량 백분율 422

질량 백분율을 이용하여 계산하기 423

13.6 용액의 농도: 몰 농도 425

몰 농도를 이용하여 계산하기 426

이온의 농도 428

13.7 용액의 희석 428

13.8 용액의 화학양론 430

13.9 어는점 내림과 끓는점 오름: 더 낮은 온도에서 얼고 더 높은 온도에서 끓는 물 만들기 433

어는점 내림 433

|일상 속의 화학| 개구리의 부동액 435

끓는점 오름 436

13.10 삼투현상: 짠물을 마시면 탈수현상이 생기는 이유 437

|화학과 건강| 과다한 위산을 중화하기 438

복습 439

14 산과 염기 453

14.1 신맛 나는 젤리와 세계적인 스파이 영화 453

14.2 산: 성질과 예 454

14.3 염기: 성질과 예 455

14.4 분자 수준에서 본 산과 염기의 정의 456

아레니우스 정의 457

브뢴스테드-로우리 정의 458

14.5 산-염기 반응 459

중화반응 459

산 반응 460

|일상 속의 화학| 제산제에는 무엇이 들어 있나? 462

염기 반응 462

14.6 산-염기 적정: 용액 내에 포함된 산 또는 염기를 정량하는 방법 462

14.7 강산과 강염기, 약산과 약염기 465

강 산 465

약 산 466

강염기 469

약염기 469

14.8 물: 산과 염기로 작용하는 물 470

14.9 pH와 pOH 척도: 산도와 염기도를 표현하는 방법 473

[H3O+]로 pH 계산하기 473

pH 값으로 [H3O+] 계산하기 475

pOH 척도 476

|화학과 건강| 알칼로이드 477

14.10 완충 용액: pH 변화에 저항하는 용액 477

|화학과 건강| 부동액의 위험성 479

복습 480

15 화학평형 493

15.1 생명: 조절된 비평형 493

15.2 화학반응속도 494

충돌이론 494

농도는 반응속도에 어떻게 영향을 주는가? 494

온도는 반응속도에 어떻게 영향을 주는가? 496

15.3 동적 화학평형의 개념 498

15.4 평형상수: 반응의 진행 정도 측정 500

화학반응에 대한 평형식 쓰기 501

평형상수의 의미 502

15.5 불균일 평형: 고체 또는 액체를 포함하고 있는 반응의 평형식 503

15.6 평형상수의 계산과 이용 504

평형상수의 계산 504

평형상수를 이용한 계산 506

15.7 평형에 있는 반응의 교란: 르샤틀리에의 원리 508

15.8 농도의 변화가 평형에 미치는 영향 509

15.9 부피의 변화가 평형에 미치는 영향 511

|화학과 건강| 몸속에서 자라고 있는 태아는 엄마로부터 어떻게 산소를 얻을 수 있을까? 513

15.10 온도의 변화가 평형에 미치는 영향 514

15.11 용해도곱 상수 516

Ksp를 이용하여 몰 용해도 결정하기 517

15.12 반응경로와 촉매의 영향 519

활성화 에너지가 어떻게 반응속도에 영향을 주는가? 519

활성화 에너지를 낮추는 촉매 521

효소: 생물학적 촉매 522

복습 523

16 산화와 환원 537

16.1 내연기관의 종말? 537

16.2 산화와 환원: 몇 가지 정의 538

16.3 산화상태: 전자 부기 541

|일상 속의 화학| 머리카락의 탈색 543

16.4 산화-환원 반응의 균형 잡기 544

|환경 속의 화학| 광합성과 호흡: 생명을 위한 에너지 549

16.5 활동도 서열: 자발적인 산화-환원 반응의 예측 549

금속의 활동도서열 550

어떤 금속이 산에서 용해될 것인지 예측하기 552

16.6 배터리: 전기 발생을 위해 화학 이용하기 553

건전지 556

납-산 축전지 556

연료-전지 556

16.7 전기 분해: 화학을 위해 전기 이용하기 557

16.8 부식: 원치 않는 산화-환원 반응 558

|일상 속의 화학| 연료-전지 음주측정기 559

복습 560

17 방사능과 핵화학 571

17.1 맹장염의 진단 571

17.2 방사능의 발견 572

17.3 방사능의 유형: 알파, 베타, 그리고 감마 붕괴 573

알파(a) 방사선 573

베타(b) 방사선 575

감마(g) 방사선 577

양전자 방출 578

17.4 방사능의 검출 579

17.5 자연 방사능과 반감기 580

반감기 580

자연 방사성 붕괴 계열 582

|화학과 건강| 자연환경 속의 라돈 583

17.6 방사성 탄소 연대 측정법: 화석, 고대 유물의 연대를 측정하기 위한 방사능 이용 584

|매체 속의 화학| 토리노의 수의 585

17.7 핵분열의 발견과 원자폭탄 585

17.8 원자력 발전: 핵분열을 이용한 발전 587

17.9 핵융합: 태양의 동력 589

17.10 방사선이 생명체에 미치는 영향 590

치명적인 방사선 손상 590

발암 위험성 증가 590

유전적 결함 590

방사선 노출의 측정 590

17.11 의학에서의 방사능 591

동위원소 주사 591

방사선 요법 591

복습 592

18 유기화학 601

18.1 무엇을 냄새 맡는 것인가? 601

18.2 생기론: 유기물과 무기물의 차이 602

18.3 탄소: 용도가 많은 원자 603

|매체 속의 화학| 생명의 기원 604

18.4 탄화수소: 탄소와 수소만으로 이루어진 화합물 605

18.5 알케인: 포화탄화수소 606

|매체 속의 화학| 탄화수소 연소와 관련된 환경 문제 607

18.6 이성질체: 같은 화학식, 다른 구조 610

18.7 알케인의 명명 611

18.8 알켄과 알카인 614

알켄과 알카인에 관한 것들 614

알켄과 알카인의 명명 616

18.9 탄화수소의 반응들 617

알케인의 치환반응 618

알켄과 알카인의 첨가반응 618

18.10 방향족 탄화수소 619

방향족 탄화수소의 명명 620

18.11 작용기 622

18.12 알코올 623

알코올의 명명 623

알코올에 관한 것들 624

18.13 에터 624

에터의 명명 624

에터에 관한 것들 625

18.14 알데하이드와 케톤 625

알데하이드와 케톤의 명명 626

알데하이드와 케톤에 관한 것들 626

18.15 카복실산과 에스터 627

카복실산과 에스터의 명명 628

카복실산과 에스터에 관한 것들 628

18.16 아민 629

18.17 고분자 화합물 630

|일상 속의 화학| 케블라: 강철보다 강한 섬유 632

복습 633

19 생화학 647

19.1 사람 유전체 사업 647

19.2 세포와 세포의 주요 화학적 성분 648

19.3 탄수화물: 당, 녹말, 그리고 섬유질 648

단당류 649

이당류 650

다당류 651

19.4 지 질 653

지방산 653

지방과 기름 654

다른 지질들 656

|화학과 건강| 식용 지방 658

19.5 단백질 659

19.6 단백질 구조 662

1차 구조 663

2차 구조 664

3차 구조 665

4차 구조 667

|일상 속의 화학| 머리카락은 왜 물에 젖었을 때 더 길어지는 것일까? 666

19.7 핵산: 분자의 청사진 667

19.8 DNA의 구조, DNA의 복제, 그리고 단백질의 합성 670

DNA 구조 670

DNA 복제 672

단백질 합성 672

|화학과 건강| 당뇨병을 위한 약 674

복습 674

부록: 수학연산과 복습 MR-1

해 답 A-1

용어풀이 G-1

찾아보기 I-1

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