제1장. 화학이란 무엇인가   Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc.  Permission required for reproduction or display.

화학 거시적 Macroscopic 미시적 Microscopic

가설(hypothesis) : 관찰된 것들에 대한 잠정적 설명 과학적 방법은 체계적인 연구이다 가설(hypothesis) : 관찰된 것들에 대한 잠정적 설명 시험 변경

Force = mass x acceleration 법칙(law) : 같은 조건 아래에서 늘 일정하게 일어나는 현상들 사이의 관계를 간략한 언어 혹은 수학적으로 표시한 것 힘 = 질량 x 가속도 Force = mass x acceleration 이론(theory) : 여러 사실들을 설명한 원리 혹은 사실들에 근거한 법칙들을 종합한 것 원자이론 Atomic Theory

화학(Chemistry)은 물질과 그 물질의 변환을 배우는 학문이다 물질(Matter) : 공간을 채우며 질량을 가지고 있는 것 순물질(substance) : 규정된 또는 일정한 조성을 가지면서 특징적인 성질을 갖는 물질 liquid nitrogen gold ingots silicon crystals

혼합물(mixture) : 독특한 성질을 유지하고 있는 두 개 이상의 순물질의 조합 균일 혼합물(Homogenous mixture) – 혼합물의 성분이 전체적으로 일정한 것 음료, 우유 불균일 혼합물(Heterogeneous mixture) – 혼합물의 성분이 전체적으로 일정하지 않은 것 시멘트, 모래속의 쇳가루

물리적 방법(Physical means) 을 사용하여 혼합물로 부터 순수한 성분으로 분리할 수 있다 증류 자석

원소(element) : 화학적 방법(chemical means)으로는 더 단순한 순물질로 분리할 수 없는 물질. 117 종의 원소가 알려져 있다 82 개의 원소가 지구에 천연으로 존재 금, 알루미늄, 납, 산소, 탄소, 황 35 개의 원소는 과학자들에 의해 만들어 졌다 테크네튬(technetium), 아메리슘(americium), 시보귬(seaborgium)

dry ice – carbon dioxide 화합물(compound) : 2개 이상의 원소가 일정한 비율로 화학적으로 결합되어 만들어진 물질 화합물은 화학적인 방법으로만 원래의 순수한 구성성분(원소)로 분리될 수 있다 lithium fluoride quartz dry ice – carbon dioxide

물질의 분류

비교: 물질의 세가지 상태

물질의 세가지 상태 : 얼음덩어리에 놓인 뜨거운 부지깽이의 효과 물질의 세가지 상태 : 얼음덩어리에 놓인 뜨거운 부지깽이의 효과 고체 액체 기체

변화의 타입 물리적 변화(physical change) : 물질의 구성성분이나 본질을 변화시키지 않는 것 얼음이 녹는 것 설탕이 물에 녹는 것 화학적 변화(chemical change): 물질의 구성성분이나 본질을 변화시키는 것 수소가 공기 중에서 연소되어 물이 되는 것

크기 성질과 세기 성질 크기 성질(extensive property) : 물질의 크기 성질은 물질의 양과 관계된 것이다 질량(mass) 길이(length) 부피(volume) 세기 성질 (intensive property) : 물질의 세기 성질은 물질의 양과는 관계가 없는 것이다 밀도 (density) 온도 (temperature) 색 (color)

물질(Matter) – 부피와 질량(mass)을 가진 것 질량의 SI unit 은 kilogram (kg) 1 kg = 1000 g = 1 x 103 g 무게(weight) – 중력이 물체에 작용하는 힘 무게 = c x 질량 지구, c = 1.0 달 , c ~ 0.1 1 kg 막대 1 kg on earth 0.1 kg on moon 1 kg on earth 0.1 kg on moon

International System of Units (SI) 국제 단위계

부피(Volume) – 부피의 SI 단위는 세제곱미터(m3)이다 1 cm3 = (1 x 10-2 m)3 = 1 x 10-6 m3 1 dm3 = (1 x 10-1 m)3 = 1 x 10-3 m3 1 L = 1000 mL = 1000 cm3 = 1 dm3 1 mL = 1 cm3

밀도(Density) – 밀도의 SI 단위는 kg/m3 이다 1 g/cm3 = 1 g/mL = 1000 kg/m3 밀도 = 질량 부피 d = m V 백금의 밀도가 21.5 g/cm3 이고 부피가 4.49 cm3라면 이 것의 질량은 얼마인가? d = m V m = d x V = 21.5 g/cm3 x 4.49 cm3 = 96.5 g

세가지 온도단위의 비교 K = °C + 273.15 9 °F = x °C + 32 5 273 K = 0 °C 32 0F = 0 °C 212 0F = 100 °C

172.9 0F 를 섭씨로 변경하면? °F = x °C + 32 9 5 °F – 32 = x °C 9 5 x (°F – 32) = °C 9 5 °C = x (°F – 32) 9 5 °C = x (172.9 – 32) = 78.3 9 5

과학적 표기법 탄소 12 g 에 있는 원자의 개수: 602,200,000,000,000,000,000,000 6.022 x 1023 탄소원자 1개의 질량(g) : 0.0000000000000000000000199 1.99 x 10-23 N x 10n N 은1 과10 사이의 수 n 은 양수 혹은 음수

과학적 표기법 덧셈 혹은 뺄셈 568.762 0.00000772 소수점을 왼쪽으로 이동 소수점을 오른쪽으로 이동 n > 0 n < 0 568.762 = 5.68762 x 102 0.00000772 = 7.72 x 10-6 덧셈 혹은 뺄셈 각각을 동일한 지수(n)로 변경 N1 과 N2 더하기 지수, n, 는 그대로 4.31 x 104 + 3.9 x 103 = 4.31 x 104 + 0.39 x 104 = 4.70 x 104

과학적 표기법 곱셈 나눗셈 (4.0 x 10-5) x (7.0 x 103) = N1 과 N2 곱하기

유효 숫자 (Significant Figures) 0 이 아닌 모든 숫자는 유효하다 1.234 kg 유효 숫자 4 개 0 이 아닌 숫자 사이에 있는 0 은 유효하다 606 m 유효 숫자 3 개 첫 번째 0 이 아닌 숫자의 왼쪽에 있는 0 은 유효하지 않다 0.08 L 유효 숫자 1 개 1 보다 큰 숫자인 경우, 소수점 오른쪽에 있는 모든 0 은 유효하다 2.0 mg 유효 숫자 2 개 1 보다 작은 숫자인 경우, 숫자의 끝이나 숫자들 중간에 있는 0 만이 유효하다 0.00420 g 유효 숫자 3 개

다음 측정값의 유효 숫자 개수는 몇 개인가? 24 mL 유효숫자 2 개 3001 g 유효숫자 4 개 0.0320 m3 유효숫자 3 개 6.4 x 104 molecules 유효숫자 2 개 560 kg 유효숫자 2 개

유효 숫자 덧셈과 뺄셈 계산 결과는 원래 숫자보다 소수점 아래 자릿수가 많을 수 없다. 89.332 1.1 + 90.432 소수점 아래에 1개의 유효숫자 반올림하여 90.4 3.70 -2.9133 0.7867 소수점 아래에 2개의 유효 숫자 반올림하여 0.79

유효 숫자 곱셈과 나눗셈 계산 결과의 유효 숫자의 개수는 원래 숫자들의 유효 숫자들 중에서 가장 작은 유효 숫자에 의해 정해진다. 4.51 x 3.6666 = 16.536366 = 16.5 유효숫자 3개 유효숫자 3개로 반올림 6.8 ÷ 112.04 = 0.0606926 = 0.061 유효숫자 2개 유효숫자 2개로 반올림

유효 숫자 정확한 수(Exact Numbers) 정의에 의한 정확한 수 또는 물체의 수를 세어서 얻어진 정확한 수는 무한한 유효숫자를 가지고 있는 것으로 취급 측정된 세 길이의 평균 : 6.64, 6.68 and 6.70? 6.64 + 6.68 + 6.70 3 = 6.67333 = 6.67 = 7 3은 정확한 수(exact number)이다

정확도(Accuracy) – 측정값이 측정된 양의 참값에 가까운 정도 정밀도(Precision) – 동일한 양에 대한 두 개 이상의 측정값들의 가까운 정도 정확 & 정밀 정밀 but 정확치 않음 정확치 않음 & 정밀하지 않음

문제 풀이를 위한 차원해석 방법 어떤 변환 인자가 필요한 가를 결정 계산과정에서 단위를 유지 필요한 단위를 제외한 다른 모든 단위들이 상쇄되면 문제가 맞게 풀어진 것이다. 주어진 양 x 변환 인자 = 원하는 양 원하는 단위 주어진 단위 주어진 단위 x = 원하는 단위

문제 풀이를 위한 차원해석 방법 1.63 L는 몇 mL인가 ? 변환 인자1 L = 1000 mL 1 L 1000 mL 1.63 L x = 1630 mL 1L 1000 mL 1.63 L x = 0.001630 L2 mL

공기 중에서 소리의 속도는 343 m/s. 이 속도는 단위시간당 몇 마일에 해당하는 가? 변환 단위 meters to miles seconds to hours 1 mi = 1609 m 1 min = 60 s 1 hour = 60 min 343 m s x 1 mi 1609 m 60 s 1 min x 60 min 1 hour x = 767 mi hour