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

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

2 화학 거시적 Macroscopic 미시적 Microscopic

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

4 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

5 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

6 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

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

8 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)

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10 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

11 물질의 분류

12 비교: 물질의 세가지 상태

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

14 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

15 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)

16 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

17 International System of Units (SI)
국제 단위계

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19 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

20 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

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22 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

23 F 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

24 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) : 1.99 x 10-23 N x 10n N 은1 과10 사이의 수 n 은 양수 혹은 음수

25 과학적 표기법 덧셈 혹은 뺄셈 568.762 0.00000772 소수점을 왼쪽으로 이동 소수점을 오른쪽으로 이동
n > 0 n < 0 = x 102 = 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 x 103 = 4.31 x x 104 = 4.70 x 104

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

27 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 g 유효 숫자 3 개

28 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

29 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 0.7867 소수점 아래에 2개의 유효 숫자 반올림하여 0.79

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

31 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? 3 = = 6.67 = 7 3은 정확한 수(exact number)이다

32 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

33 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

34 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 = L2 mL

35 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