[목 차]
  

차례

머리말 •5

 

1. 화학이란 무엇일까? •10

화학과 물리학과의 차이 •12

화학과 화학공학의 차이 •14

화학과 생명과학의 관계 •16

화학과 신소재공학의 차이 • 18

화학과 고분자공학의 차이 • 19

화학과 인근 학문과의 관계 • 21

반도체 생산에 화학, 물리, 신소재공학, 화학공학의 역할 •23

 

2. 화학에 사용되는 단위와 개념들 • 27

길이 단위 • 28

부피 단위 • 30

무게와 비중 • 32

액체들이 비중이 달라도 섞이는 이유 • 33

기체의 비중 • 34

농도 • 35

온도 • 36

열량 • 37

비열과 열전도율 • 38

물질의 물리적 성질과 화학적 성질 • 39

물리적 변화와 화학적 변화 • 40

화합물과 혼합물 • 41

 

3. 화학의 시작 • 43

화합물 이름 부르기 • 45

산화물 이름 부르기 • 47

염화물 이름 부르기 • 48

산 이름 부르기 • 49

유기화합물에 이름 붙이기 • 51

원소들과 친해지기 • 52

 

4. 원소, 원자, 분자 • 99

원자의 구조: 텅 비어 있지만 질서를 가진, 상상보다 더 작은 세계 • 101

주기율표를 만든 멘델레예프: 화학의 질서를 처음으로 꿰뚫어 본 사람 • 104

원자 내부에서 전자의 배치를 알려주는 오비탈 • 106

원자의 에너지 준위, 즉 원자 껍질들에 존재할 수 있는 오비탈 • 111

에너지가 낮은 준위부터 전자가 채워진다 • 113

오비탈의 개념을 간단히 설명하겠습니다 • 116

주기율표 만들기 • 117

주기율표에서 알 수 있는 것 • 120

주기율표 외우기 • 122

동위원소 • 125

반감기 • 129

 

5. 화학결합 • 132

이온 결합 • 133

공유 결합 • 134

배위 결합 • 137

금속 결합 • 138

원자가 전자수 • 139

루이스 점 기호 • 141

 

6. 물질의 상태 • 143

고체 • 143

액체 • 144

기체 • 144

플라스마 • 145

7. 화학의 법칙들과 몰(mole) • 146

질량 보존의 법칙 • 147

일정 성분비의 법칙 • 148

배수 비례의 법칙 • 150

몰(mole) • 151

 

8. 화학식 • 153

실험식 • 154

분자식 • 156

구조식 • 157

시성식 • 160

 

9. 주기율표에서 알 수 있는 원소의 화학적 성질 • 162

전기 음성도 • 162

이온화 에너지 • 163

원자 반지름 • 165

주기율표와 금속, 비금속, 준금속의 관계 • 166

 

10. 화학 결합 에너지 • 168

이온 결합 에너지 • 168

공유 결합 에너지 • 169

금속 결합 에너지 • 170

 

11. 분자 간의 힘 • 172

반데르발스 힘 • 172

수소 결합 • 174

이온-쌍극자 상호 작용 • 175

이온-유도 쌍극자 상호 작용 • 175

 

12. 화학 반응식의 작성 • 177

화학 반응식의 구성 요소 • 177

화학 반응식 작성 규칙 • 178

메탄 연소 반응을 화학 반응식으로 작성하기 • 178

알짜 이온 반응식 • 179

 

13. 화학반응 • 181

 

14. 산화-환원 반응 • 184

산화수 • 186

우리 몸속의 산화-환원 반응 (활성 산소와 항산화제의 작용) • 189

배터리 속 화학: 산화-환원 반응으로 만드는 에너지 • 192

사진 현상 속 숨겨진 화학 마법: 은 화합물의 산화-환원 반응 • 194

환경 문제와 산화-환원 반응 • 195

 

15. 산과 염기 • 198

pH• 199

산 • 201

염기 • 203

 

16. 중화 반응 • 206

제산제의 작용 원리: 속쓰림 완화의 비밀 • 207

산성 폐수의 중화 처리 • 208

산성 토양의 중화 • 210

 

17. 용액 • 212

용해도 • 213

몰 농도, 질량 백분율, 몰랄 농도 • 214

증기압과 용액의 증기압 낮아짐 • 216

끓는점 상승 • 218

삼투압 • 219

 

18. 화학 반응 속도 • 222

반응 메커니즘 • 224

촉매 • 226

화학 평형 • 229

19. 유기 화학 • 233

시그마(σ) 결합과 파이(π) 결합 • 233

탄화수소 • 236

방향족 화합물 • 238

작용기를 포함하는 탄소 화합물 • 239

 

20. 유기 반응 • 243

첨가 반응 • 243

치환 반응 • 245

제거 반응 • 248

 

21. 중합반응 • 250

첨가 중합 • 250

배위 중합 • 257

축합 중합 • 258

리빙 중합 • 260

 

22. 기체의 움직임 • 262

기체의 일반적인 성질 • 263

기체의 압력 • 264

에너지 균등 분배 법칙과 운동 에너지 • 265

보일의 법칙 • 266

샤를의 법칙 • 268

아보가드로의 법칙 • 269

아보가드로 수와 아보가드로 부피 • 270

보일의 법칙, 샤를의 법칙, 아보가드로의 법칙이 실제 기체와는 다른가? • 271

이상 기체 상태 방정식 • 272

물 분자는 액체 상태에서 기체로 될 때 크기가 커지는가? • 273

기체가 쉽게 액체가 되지 않는 이유 • 275

기체 혼합물 • 276

 

23. 물리화학 • 277

열역학 기본 개념 • 278

열역학 제1법칙과 엔탈피 • 279

엔트로피와 열역학 제2법칙 • 283

열역학 제3법칙 • 286

열역학의 중요성 • 287

 

24. 전기화학 • 289

전기화학의 기본 원리 • 290

전기화학의 종류 • 291

 

25. 결정화학 • 293

입방정계 •295

정방정계 • 297

사방정계 • 298

육방정계 • 299

삼사정계 • 301

단사정계 • 302

삼방정계 • 304

결정 구조와 화학 결합의 관계 • 306

결정 성장과 결정화 • 308

 

맺음말 • 313 

[본 문]
  

화학은 우리 주변의 모든 것을 이루는 물질의 성질과 변화를 연구하는 학문입니다. 우리가 숨 쉬는 공기, 마시는 물, 사용하는 세제, 입는 옷, 복용하는 약 등, 이 모든 것은 물질로 구성되어 있으며, 그 속에는 화학이 숨어 있습니다.

화학은 세상을 구성하는 가장 작은 단위인 원자와 분자에서 출발합니다. 이들은 마치 레고 블록처럼 다양한 방식으로 결합하여 수많은 물질을 만들어 냅니다. 레고 블록 몇 개만으로도 자동차, 성, 우주선을 만들 수 있는 것처럼, 원자들을 조합하는 방식에 따라 물질의 성질은 완전히 달라집니다. 그 성질이 어떻게 나타나는지, 어떤 조건에서 어떻게 반응하고 변화하는지를 탐구하는 것이 바로 화학입니다.

10쪽

 

● 오비탈이란 무엇인가?

오비탈은 전자가 있을 확률이 높은 3차원 공간이라고 이해하면 됩니다. 전자는 특정 위치에 고정되어 있지 않지만, 일정한 에너지 상태에서는 주어진 형태의 오비탈 내에 존재할 가능성이 높습니다. 이 오비탈은 단순한 공간 개념을 넘어, 전자의 에너지 상태와 움직임, 화학적 성질까지 반영한 수학적·물리적 모형입니다.

여기서 주의해야 할 점은 ‘모형’이라는 표현입니다. 과학에서 모형이란 절대적인 진리를 뜻하는 것이 아니라, 복잡한 자연현상을 더 쉽게 설명하고 예측하기 위한 설명 도구입니다. 즉, 오비탈은 전자를 완벽히 묘사한 실체가 아니라, 전자의 행동을 이해하기 위한 과학자들의 계산과 경험에 기반한 합리적 추론이라 할 수 있습니다.

106-107쪽

 

화학 반응식의 구성 요소

1. 반응물은 반응에 참여하는 물질로, 화살표 왼쪽에 표시합니다.

2. 생성물은 반응 결과로 생성되는 물질로, 화살표 오른쪽에 표시합니다.

3. 화살표 (→)는 반응의 진행 방향을 나타냅니다.

4. 계수는 화학식 앞에 쓰여 반응에 참여하는 분자 또는 원자의 수를 나타냅니다.

5. 상태 표시는 물질의 상태를 나타내는 기호로, (s)는 고체, (l)는 액체, (g)는 기체, (aq)는 수용액 상태를 의미합니다.

 

화학 반응식 작성 규칙

1. 정확한 화학식을 반응물과 생성물에 사용합니다.

2. 반응물과 생성물 사이에 화살표(→)를 넣습니다.

3. 반응 전후에 원자의 종류와 수가 같도록 계수를 조정합니다.

4. 필요시, 물질의 상태를 화학식 뒤 괄호 안에 표기합니다

177-178쪽

 

아보가드로의 법칙은 같은 온도와 압력에서 같은 부피의 기체는 종류에 상관없이 같은 수의 분자를 포함한다는 내용을 담고 있습니다. 다시 말해, 기체의 종류가 다르더라도 온도와 압력이 같다면 동일한 부피 안에 들어 있는 분자의 수는 같다는 뜻입니다.

이 법칙은 수식으로 V/n = k로 표현되며, 여기서 V는 부피, n은 몰수, k는 상수입니다. 즉, 부피를 몰수로 나눈 값이 모든 기체에서 일정하게 유지된다는 의미입니다.

269쪽