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일반화학 및 실험 일반화학 및 실험 11

경희대학교경희대학교화학 및 신소재과학화학 및 신소재과학

20062006

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누가 못 생겨야 화학 한다고 했나누가 못 생겨야 화학 한다고 했나 ??

2005 화학 및 신소재과학 졸업생

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교과서교과서 Zumdahl Zumdahl 일반화학 일반화학

제제 55 판 판 (( 전전 22 권권 )) 페이지 수페이지 수 :: 1412 1412 가격가격 :: ￦￦ 35,00035,000 출판일출판일 :: 2002 2002 년년 출판사출판사 :: 자유아카데미 자유아카데미 ISBN:ISBN: 8973383361 8973383361

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목차목차 11 장 화학의 기초장 화학의 기초

22 장 원자장 원자 , , 분자분자 , , 이온이온33 장 화학량론장 화학량론44 장 화학반응의 종류와 장 화학반응의 종류와 용액의 화학량론용액의 화학량론55 장 기체장 기체66 장 열화학장 열화학77 장 원자 구조와 주기성장 원자 구조와 주기성88 장 결합 장 결합 : : 일반 개념일반 개념

99 장 공유결합 장 공유결합 : : 궤도함수궤도함수1010 장 액체와 고체장 액체와 고체1111 장 용액의 성질장 용액의 성질1212 장 화학반응속도론장 화학반응속도론1313 장 화학평형장 화학평형1414 장 산과 염기장 산과 염기1515 장 수용액에서 평형의 장 수용액에서 평형의 응용응용1616 장 자발성장 자발성 , , 엔트로피 엔트로피 및 자유 에너지및 자유 에너지

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제 제 1 1 장 화학의 기초장 화학의 기초

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화학의 기초화학의 기초 사랑에 빠진다사랑에 빠진다

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화학의 기본적인 개념화학의 기본적인 개념 물의 분해반응물의 분해반응

수소분자 수소분자 / / 산소분자산소분자 Igniting soap bubbles Igniting soap bubbles

filled with a mixture of filled with a mixture of hydrogen and oxygenhydrogen and oxygen

물질은 여러 종류의 원자로 이루어져 있다 물질은 여러 종류의 원자로 이루어져 있다 한 물질은 원자의 연결방식을 재배치하여 한 물질은 원자의 연결방식을 재배치하여

다른 물질로 바뀔 수 있다다른 물질로 바뀔 수 있다

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Steps in the Scientific Steps in the Scientific MethodMethod

과학과학 자연의 변화를 이해하고 문제를 해결해 가는 과정자연의 변화를 이해하고 문제를 해결해 가는 과정

화학적 방법의 단계화학적 방법의 단계 관찰관찰 (Observations)(Observations)

quantitative / qualitativequantitative / qualitative 가설가설 (Formulating hypotheses)(Formulating hypotheses)

possible explanation for the observationpossible explanation for the observation 실험실험 (Performing experiments)(Performing experiments)

gathering new information to decide whether gathering new information to decide whether the hypothesis is validthe hypothesis is valid

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Outcomes Over the Long-Outcomes Over the Long-TermTerm

관찰관찰 보고 기록하는 것보고 기록하는 것

이론이론 왜 자연이 그와 같은 특정한 방식으로 행동하는지에 대한 왜 자연이 그와 같은 특정한 방식으로 행동하는지에 대한

설명설명 태양의 변화를 관찰하고 설명하는 것도 과학이다태양의 변화를 관찰하고 설명하는 것도 과학이다 ..

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Outcomes Over the Long-Outcomes Over the Long-TermTerm

이론이론 (Theory) – (Theory) – 모형모형 (Model)(Model) A set of tested hypotheses that give an A set of tested hypotheses that give an

overall explanation of some natural overall explanation of some natural phenomenonphenomenon

자연법칙자연법칙 (Natural Law)(Natural Law) 보편적으로 관찰되는 행동보편적으로 관찰되는 행동 The same observation applies to many different The same observation applies to many different

systemssystems (Example - Law of Conservation of Mass)(Example - Law of Conservation of Mass)

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Law v. TheoryLaw v. Theory A law summarizes what happensA law summarizes what happens A theory (model) is an attempt to explain why A theory (model) is an attempt to explain why

it happensit happens 과학적 방법의 기본적인 단계들과학적 방법의 기본적인 단계들

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Nature of MeasurementNature of Measurement Measurement : quantitative Measurement : quantitative

observation consisting of 2 partsobservation consisting of 2 parts 1 1 단계 단계 – – numbernumber 2 2 단계 단계 - scale (unit)- scale (unit) 20 grams / 6.63 20 grams / 6.63 Joule seconds Joule seconds

국제단위계국제단위계 (international system)(international system) SISI 계계 (SI system)(SI system)

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The Fundamental SI The Fundamental SI UnitsUnits

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SISI 계에서 사용하고 있는 접두사계에서 사용하고 있는 접두사

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기 본 적 인 기 본 적 인 SISI 단 위 가 아 니 라 단 위 가 아 니 라 길이로부터 유도된 것길이로부터 유도된 것

1litter = 1000cm1litter = 1000cm33 = 1000ml = 1000ml 가장 큰 정육면체는 변의 길이가 가장 큰 정육면체는 변의 길이가

1m1m 이고이고 ,, 부피가 부피가 1m1m33 이다이다 중간중간 크기는 변의 길이가 크기는 변의 길이가 1dm1dm

이고이고 , , 부피는 부피는 1dm1dm33(1L)(1L) 이다이다 가장가장 작은작은 정육면체는정육면체는 변의변의 길이가 길이가

1cm1cm 이고이고 , , 부피가 부피가 1cm1cm33(1mL)(1mL)이다이다

부피부피

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액체의 부피 측정액체의 부피 측정

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질량질량 물체의 운동 상태를 변화시킬 때 물체가 물체의 운동 상태를 변화시킬 때 물체가

나타내는 저항의 척도나타내는 저항의 척도 무게 무게 : : 질량의 중력에 대한 반응질량의 중력에 대한 반응

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Uncertainty in Uncertainty in MeasurementMeasurement

측정에는 언제나 어느 정도의 측정에는 언제나 어느 정도의 불확실성이 존재한다불확실성이 존재한다 측정의 불확실성은 측정장치의 측정의 불확실성은 측정장치의

정밀도에 의존 정밀도에 의존 유효숫자 고려유효숫자 고려

액체의 메니스커스액체의 메니스커스

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Precision and AccuracyPrecision and Accuracy 정확도정확도

측정값이 참값에 얼마나 근접하고 있는가를 측정값이 참값에 얼마나 근접하고 있는가를 나타냄 나타냄

정밀도정밀도 같은 양을 여러 번 측정하였을 때 이들 같은 양을 여러 번 측정하였을 때 이들

측정값이 서로 얼마나 근접한 가를 나타냄측정값이 서로 얼마나 근접한 가를 나타냄

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Precision and AccuracyPrecision and Accuracy 오차의 종류오차의 종류

Random Error(Indeterminate Error) : Random Error(Indeterminate Error) : measurement has an equal probability measurement has an equal probability of being high or low.of being high or low.

Systematic Error(Determinate Error) : Systematic Error(Determinate Error) : Occurs in the same direction each time, Occurs in the same direction each time, often resulting from poor techniqueoften resulting from poor technique

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유효숫자와 계산유효숫자와 계산 결과를 기록할 때는 언제나 확실한 자리수와 결과를 기록할 때는 언제나 확실한 자리수와

불확실한 첫 번째 자리수를 기록해야 한다불확실한 첫 번째 자리수를 기록해야 한다 . . 이들 이들 숫자를 측정의 유효숫자라고 한다숫자를 측정의 유효숫자라고 한다 ..

Nonzero integersNonzero integers ZerosZeros

leading zerosleading zeros captive zeroscaptive zeros trailing zerostrailing zeros

Exact numbersExact numbers

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유효숫자를 세는 규칙유효숫자를 세는 규칙 영이 아닌 정수는 언제나 유효 숫자로 간주영이 아닌 정수는 언제나 유효 숫자로 간주

3456 has 3456 has 4 sig figs 4 sig figs Leading zeros do not count as significant Leading zeros do not count as significant

figures.figures. 0.0486 has 0.0486 has 3 sig figs 3 sig figs

Captive zeros always count as significant Captive zeros always count as significant figures.figures. 16.07 has 16.07 has 4 sig figs 4 sig figs

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Trailing zeros are significant only if the Trailing zeros are significant only if the number contains a decimal pointnumber contains a decimal point 9.300 has 9.300 has 4 sig figs 4 sig figs

Exact numbers have an infinite number of Exact numbers have an infinite number of significant figures.significant figures. 1 inch 1 inch 2.54 cm, exactly 2.54 cm, exactly

유효숫자를 세는 규칙유효숫자를 세는 규칙

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수학계산에 필요한 유효숫자 규칙수학계산에 필요한 유효숫자 규칙 Multiplication and Division: #sig figs in Multiplication and Division: #sig figs in

the result equals the number in the least the result equals the number in the least precise measurement used in the precise measurement used in the calculation.calculation. 6.38 × 2.0 = 12.76 6.38 × 2.0 = 12.76 13 (2 sig figs) 13 (2 sig figs)

Addition and Subtraction: #sig figs in the Addition and Subtraction: #sig figs in the result equals the number of decimal result equals the number of decimal places in the least precise measurement.places in the least precise measurement. 6.8 + 11.934 = 22.4896 6.8 + 11.934 = 22.4896 22.5 (3 sig figs) 22.5 (3 sig figs)

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Dimensional AnalysisDimensional AnalysisProper use of “unit factors” leads to proper unitsProper use of “unit factors” leads to proper unitsin your answer.in your answer.

OKmile

:.1 0 621371

kilometer0.62137 mile kilometer

NOT OK:1 kilometer

0.62137 mile1 mile

0.62137 kilometer

OKmile

:.1 0 621371

kilometer0.62137 mile kilometer

NOT OK:1 kilometer

0.62137 mile1 mile

0.62137 kilometer

OKmile

:.1 0 621371

kilometer0.62137 mile kilometer

NOT OK:1 kilometer

0.62137 mile1 mile

0.62137 kilometer

OKmile

:.1 0 621371

kilometer0.62137 mile kilometer

NOT OK:1 kilometer

0.62137 mile1 mile

0.62137 kilometer

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TemperatureTemperature Celsius scale = CCelsius scale = C Kelvin scale = KKelvin scale = K Fahrenheit scale = Fahrenheit scale =

FF

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DensityDensityDensityDensity isis the mass of substance per unit the mass of substance per unit

volume volume of the substanceof the substance

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Classification of MatterClassification of Matter MatterMatter

Anything occupying space and having massAnything occupying space and having mass Three States of MatterThree States of Matter

고체고체 (Solid) (Solid) rigid - fixed volume and shaperigid - fixed volume and shape

액체액체 (Liquid)(Liquid) definite volume but assumes the shape of its definite volume but assumes the shape of its

containercontainer 기체기체 (Gas)(Gas)

no fixed volume or shape - assumes the shape of its no fixed volume or shape - assumes the shape of its containercontainer

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The three states of waterThe three states of water

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Types of MixturesTypes of Mixtures Mixtures have variable composition.Mixtures have variable composition. 균일 혼합물균일 혼합물 (homogeneous mixture)(homogeneous mixture)

전체가 똑같은 혼합물로 용액전체가 똑같은 혼합물로 용액 (solution)(solution) 이라 부른다이라 부른다 불균일 혼합물불균일 혼합물 (heterogeneous mixture)(heterogeneous mixture)

서로 다른 조성을 갖고 있는 여러 부분으로 이루어진 서로 다른 조성을 갖고 있는 여러 부분으로 이루어진 혼합물로 보통 두 가지 이상의 균일 혼합물이나 순수한 혼합물로 보통 두 가지 이상의 균일 혼합물이나 순수한 물질물질 (pure substance)(pure substance) 로 불리할 수 있다로 불리할 수 있다

혼합물을혼합물을 물리적인물리적인 방법방법 (physical(physical change)change) 에 에 의해 순수한 물질로 분리할 수 있다의해 순수한 물질로 분리할 수 있다

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Pure SubstancesPure Substances Can be isolated by separation methods:Can be isolated by separation methods:

ChromatographyChromatography FiltrationFiltration DistillationDistillation

물리적인 변화물리적인 변화 (physical(physical change)change) 란 물질의 란 물질의 형 태 가 변 화 하 는 것 이 지형 태 가 변 화 하 는 것 이 지 , , 화 학 적 조 성 이 화 학 적 조 성 이 변화하는 것은 아니다변화하는 것은 아니다

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physicalphysical changechange 증류증류 (Distillation)(Distillation)

휘발성휘발성 (( 쉽게 증기 상태로 되는 정도쉽게 증기 상태로 되는 정도 )) 의 차이의 차이 Simple laboratory distillation apparatusSimple laboratory distillation apparatus

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고체와 액체 혼합물의 분리 고체와 액체 혼합물의 분리 여과여과 ((Filtration)Filtration) 크로마토그래피크로마토그래피 ((Chromatography)Chromatography) 이동상이동상 (mobile phase) (mobile phase) 과 고정상과 고정상 (stationary phase) (stationary phase) 두 가지 상을 이용하는 방법 두 가지 상을 이용하는 방법 친화력에 따른 속도차친화력에 따른 속도차 종이 크로마토그래피종이 크로마토그래피 (paper chromatography)(paper chromatography)

physicalphysical changechange

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The organization of matterThe organization of matter 순수한 물질은 화합물순수한 물질은 화합물 (compound)(compound) 이거나 원소로 이거나 원소로

이루어져 있다이루어져 있다 CompoundCompound

A substance with a constant composition that can A substance with a constant composition that can bebe brokenbroken downdown intointo elementselements by chemical by chemical processesprocesses

화학적인 변화화학적인 변화 (chemical change) – (chemical change) – 물의 전기분해물의 전기분해 ElementElement

AA substancesubstance thatthat cannot be decomposed into cannot be decomposed into simpler substances by chemical means.simpler substances by chemical means.

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The organization of matterThe organization of matter