9판에서 새로운 내용

이 절에서는 8판으로부터 9판으로 넘어 오면서 “새로운 사실”에 대한 상당한 변화를 개략적으로 기술하였다.

추가적으로 새로운 사진과 새로운 그림을 만들었고 전체에 걸쳐 지속적으로 문장을 향상시키려고 노력하였다.

다음의 장별 기술은 이 교재의 8판에서 9판으로의 특정한 변화를 나타낸다.

1장. 화학의 기본 개념

• 금에 대한 서론적 이야기를 재기술하였다.

• 화학적 및 물리적 성질에 대한 그림을 완전히 재구성 하였다.

2장. 원자, 분자, 이온

• 주사투과현미경을 이용하여 “원자를 관찰”하는 것에 대한 새로운 서론적 이야기가 있다.

• 새로운 2쪽에 걸친 “주요 실험들 - 원자구성 성분의 특성을 어떻게 알게 되었는가?”가 추가되었다. 이것은 7판과 8판의 화학의 역사에 대한 내용으로부터의 주요 내용을 포함한다.

• 8판에서 수화 화합물에 대한 절을 심층분석으로 변환하였다.

3장. 화학 반응

• 새로운 심층 학습 자료 “반응 종류의 또 다른 분류”가 추가되었다. 우리가 제안한 분류 개략도는 선행(Advanced Placement, AP) 화학에서 사용하는 것과 약간 다르다.따라서 이 내용은 우리의 분류를 AP의 명명법과 연계하는 것이다.

4장. 화학량론: 화학 반응에 대한 정량적 정보

• 양론 문제를 푸는 입문 과정이 학생들로 하여금 이 매우 중요한 주제를 보다 잘 따라오도록 도와주기 위하여 새로운 방법으로 제시되었다.

5장. 반응성의 원리: 에너지와 화학 반응

• 일에 대하여 보다 자세하게 열역학 제1법칙의 범위를 확장하였다. 이 과정에서 심층 학습, 새로운 예제와 학습문제를 개편하였다.

• 세계 에너지 사용량에 대한 최신 자료를 사용하였고, 심층 학습에서 에탄올 휘발유에 대한 최신 정보를 수록하였다.

6장. 원자 구조

• 전하결합 소자(charge coupled device)에 대한 새로운 서론적 이야기를 추가하였다.

• 플랑크 법칙을 사용하는 새로운 예제가 추가되었다.

• 일광 화상, 태양광선 차단제와 자외선 복사에 대한 새로운 심층 학습이 추가되었다.

• 반자성과 상자성에 대한 정보를 7장으로 이동하였다.

7장. 원자 구조와 주기성

• 광전자 분광기에 대한 추가적 내용이 새로운 심층 학습에 포함되었고 2개의 새로운 학습문제(17~18)가 추가되었다.

8장. 결합과 분자 구조

• “화학 결합의 삼각 관점”이라는 새로운 심층 학습 자료가 추가되었다. 이 자료에서 입문 과정에서 주요한 개념인 결합 모형의 연속성을 보여주는 반 아르겔-케탈라르 도표를 소개하였다.

• 전자점 구조를 그리는 데 포함되는 단계를 보다 잘 보여주기 위하여 전자점 구소에 대한 서론을 변경하였고, 새로운 예시를 추가하였다.

• 유기 분자의 루이스 구조를 그리는 것에 대하여 새로운 하위 절(section)을 추가하였다.

9장. 화학 결합과 분자 구조: 궤도함수 혼성과 분자 궤도함수

• 화학자들은 결합에서 d 궤도함수의 중요성을 다시 생각하고 있다. 9장에서 언급한 바와 같이 “현재 연구에 의하면 초원자가 분자에서 d 궤도함수의 참여에 대한 증거가 거의 없음을 보여주고 있다.” 이러한 결론은 화학계에서 광범위하게 받아들여지고 있고, PF5와 SF6와 같은 화합물에서의 결합에 대한 논의에 녹아들어가 있다.

• 광전자 분광기에 대한 화학원리의 응용 문제는 그대로두었다.

10장. 기체와 기체의 성질

• 실제 기체의 거동에 대한 새로운 논의(10.8절)가 추가되었다.

• 새로운 사례 연구 자료인 “메테인 미스테리”가 추가되었다.

• 새로운 심층 학습 자료인 “표면화학과 초고진공 시스템의 필요성”이 추가되었다.

11장. 분자 간 힘과 액체

• 2011년 순수 및 응용 화학 연합(IUPAC)에서 수소 결합의 개념을 재정의하였다. IUPAC의 관점을 도입하였고, 수소 결합에 대한 논의를 확장시켰다.

• 초임계 CO2에 대한 심층 학습은 완전히 다시 기술하였다.

12장. 고체 화학

• 표지 사진의 주제인 옥에 대한 새로운 서론적 이야기가 추가되었다.

• 그래핀에 대한 사례 연구는 이 중요한 새로운 영역의 연구와 발전을 반영하기 위하여 완전히 다시 기술하였다.

• 상변화에 대한 절(12.6절)에서 “상변화에 근거한 컴퓨터용 새로운 메모리”에 대한 심층 학습 자료가 추가되었다.

13장. 용액과 용액의 거동

• “혼수상태와 잠수병”에 대한 새로운 장 서론이 추가되었다.

• “결정 성장”에 대한 새로운 심층 학습 자료가 추가되었다. 이것은 학생들이 슈퍼마켓에서 구입한 알럼(황산알루미늄산포타슘)으로 할 수 있는 시도인 거대 결정 성장에 대한 것이다.

14장. 화학 반응 속도론: 화학 반응 속도

• “반응 속도 법칙, 속도상수와 반응양론”에 관한 심층 학습 자료가 추가되었다.

• 결합 에너지를 동역학 인자와 연계하는 “결합 에너지에 대한 고찰”에 관한 심층 학습 자료가 추가되었다.

• 반응 메커니즘을 다루는 14.6절 에서 몇 가지 변화가 있었다. 많은 학생들은 유기화학 과정을 수강하므로 “유기 이분자 치환 반응”을 다루는 새로운 심층학습 자료가 추가되었다. 연쇄 반응에 대한 새로운 하위 절(section)이 추가되었다.

• 새로운 문제해결 주요 사항 14.1, “속도 방정식의 결정”이 추가되었다.

15장. 화학 반응성의 원리: 화학 평형

• “코발트(II) 이온의 수용액에서의 평형”에 대한 서론적 이야기를 다시 기술하였다.

16장. 화학 반응성의 원리: 산과 염기 화학

• “알칼로이드와 톡신”에 대한 새로운 서론적 이야기가추가되었다.

17장. 화학 반응성의 원리: 수용액 평형의 다른 측면들

• “천연 산”에 대한 서론적 이야기를 다시 기술하였다.

• 완충 용액 계산에서 헨더슨-하셀발흐 방정식을 사용하는 것을 더욱 강조하였다.

18장. 화학적 반응성의 원리: 엔트로피와 자유 에너지

• 수소에 대한 서론적 이야기를 다시 기술하였다.

• 깁스 자유 에너지(18.6)에 대한 주요한 절은 “화학교육지”에서 퀼리즈(J. Quilez)가 발표한 자유 에너지의 설명을 반영하기 위하여 주의 깊게 조사하였다. (“1학년대학 화학 교재에서의 깁스 자유 에너지 오류”, Journal of Chemical Education, vol. 89,87-93, 2012)

• 한 과정에 대한 깁스 자유 에너지 변화를 계산하는 것에 대한 새로운 예제(18.9)를 비표준 조건에서 제시하였다. 이러한 문제를 통하여 ΔrG와 ΔrG °의 차이를 명확하게 하였다.

19장. 화학 반응성의 원리: 전자 이동 반응

• 리튬 이온 전지에 대한 새로운 서론적 이야기를 추가하였다.

20장. 핵화학

• 이 장을 개정하면서 핵화학에서의 새로운 최신 발견을 포함하였고 가장 최근의 원소들을 소개하였다.

1부 ▶ 화학의 기본 도구

1장 화학의 기본 개념 1

1.1 화학과 화학적 방법 4

1.2 지속 가능성과 녹색화학 7

1.3 물질의 분류 8

1.4 원소 12

1.5 화합물 13

1.6 물리적 성질 15

1.7 물리적 변화와 화학적 변화 17

1.8 에너지: 기본 원리 19

1.9 화학에서의 수학 22

2장 원자, 분자, 이온 33

2.1 원자 구조–양성자, 전자, 중성자 34

2.2 원자번호와 원자 질량 35

2.3 동위원소 37

2.4 원자량 40

2.5 주기율표 43

2.6 분자, 화합물, 화학식 54

2.7 이온 화합물: 화학식, 이름, 성질 57

2.8 분자 화합물: 화학식과 이름 68

2.9 원자, 분자, 몰 70

2.10 화학 분석: 화합물의 화학식 구하기 77

3장 화학 반응 97

3.1 화학 반응식 98

3.2 화학 반응식 완결하기 101

3.3 화학 평형 104

3.4 수용액 107

3.5 침전 반응 112

3.6 산과 염기 117

3.7 기체 생성 반응 126

3.8 산화 -환원 반응 128

3.9 수용액에서의 반응 분류 135

4장 화학량론:

화학 반응에 대한 정량적인 정보 147

4.1 화학 반응의 질량 관계: 화학량론 148

4.2 반응물 중 하나가 제한된 양으로 존재하는 반응 152

4.3 퍼센트 수득률 157

4.4 화학 반응식과 화학 분석 161

4.5 용액에서 화합물의 농도 측정 167

4.6 산과 염기의 농도 척도인 pH 172

4.7 수용액 반응에서의 화학량론 176

4.8 분광광도법 185

5장 반응성의 원리: 에너지와 화학 반응 203

5.1 에너지: 기초 원리 205

5.2 비열: 가열과 냉각 208

5.3 에너지와 상태 변화 213

5.4 열역학 제1법칙 217

5.5 화학 반응에서 엔탈피 변화 223

5.6 열량 측정법 226

5.7 엔탈피 계산 230

5.8 생성물(또는 반응물) 선호 반응과 열역학 238

2부 ▶ 원자와 분자의 구조

6장 원자 구조 253

6.1 전자기 복사선 254

6.2 양자화: 플랑크, 아인슈타인, 에너지, 광자 257

6.3 원자 선 스펙트럼과 닐스 보어 262

6.4 입자-파동 이중성: 양자 역학의 전주곡 270

6.5 전자 구조의 현대적 관점: 파동 역학 또는 양자 역학 272

6.6 원자 궤도함수의 모양 276

6.7 다전자 성질: 전자 스핀 281

7장 원자 구조와 주기성 291

7.1 파울리의 배타원리 292

7.2 원자 부껍질 에너지와 전자의 배분 294

7.3 원자의 전자 배치 297

7.4 이온의 전자 배치 308

7.5 원자의 성질과 주기성 312

7.6 주기성과 화학적 성질 323

8장 결합과 분자 구조 335

8.1 화학 결합의 형성 336

8.2 공유 결합과 루이스 구조 338

8.3 공유 결합 분자 및 이온에서 원자의 형식 전하 351

8.4 공명 353

8.5 팔전자 규칙의 예외 358

8.6 분자의 모양 363

8.7 결합의 극성과 전기음성도 371

8.8 결합의 극성과 분자의 극성 377

8.9 결합의 성질들: 차수, 길이, 에너지 384

8.10 DNA, 다시 살펴보기 391

9장 화학 결합과 분자 구조:

궤도함수 혼성과 분자 궤도함수 403

9.1 궤도함수와 화학 결합 이론 404

9.2 원자가 결합 이론 405

9.3 분자 궤도함수 이론 420

3부 ▶ 물질의 상태

10장 기체와 기체의 성질 443

10.1 기체 압력 445

10.2 기체 법칙: 실험적 근거 447

10.3 이상기체 법칙 455

10.4 기체 법칙과 화학 반응 460

10.5 혼합 기체와 부분 압력 462

10.6 기체의 분자운동론 465

10.7 확산과 분출 471

10.8 기체의 비이상적 거동 474

11장 분자 간 힘과 액체 487

11.1 물질의 상태와 분자 간 힘 489

11.2 이온과 영구 쌍극자 분자 간 상호작용 490

11.3 영구 쌍극자 분자 간 상호작용 492

11.4 비극성 분자 간 힘 500

11.5 반데르발스 분자 간 힘의 요약 504

11.6 액체의 성질 505

12장 고체 화학 525

12.1 결정격자와 단위세포 526

12.2 이온성 고체의 구조와 화학식 534

12.3 이온 화합물의 결합: 격자 에너지 539

12.4 금속 결합과 반도체 542

12.5 고체 상태: 다른 종류의 고체 물질들 547

12.6 고체의 상변화 551

12.7 상평형 그림 554 

13장 용액과 용액의 거동 563

13.1 농도의 단위 565

13.2 용해 과정 568

13.3 용해도에 영향을 미치는 요인: 압력과 온도 575

13.4 총괄성 580

13.5 콜로이드 595

4부 ▶ 화학 반응의 조절

14장 화학 반응 속도론: 화학 반응 속도 609

14.1 화학 반응 속도 611

14.2 반응 조건과 속도 616

14.3 반응 속도에 대한 농도의 영향 618

14.4 농도-시간 관계: 적분 속도 법칙 624

14.5 반응 속도에 대한 미시적 관점 634

14.6 반응 메커니즘 645

15장 화학 반응성의 원리: 화학 평형 667

15.1 화학 평형: 개관 669

15.2 평형상수와 반응지수 670

15.3 평형상수의 결정 678

15.4 평형상수를 이용한 계산 680

15.5 완결된 화학 반응식과 평형상수에 관한 추가사항 685

15.6 화학 평형의 교란 689

16장 화학 반응성의 원리: 산과 염기 화학 705

16.1 산과 염기의 브뢴스테드-로우리 개념 707

16.2 물과 pH 척도 710

16.3 산과 염기의 평형상수 714

16.4 염의 산-염기 성질 721

16.5 산-염기 반응의 방향성 예측 723

16.6 산-염기 반응의 종류 726

16.7 평형상수를 이용한 계산 729

16.8 다양성자 산과 염기 739

16.9 분자 구조, 결합과 산-염기 거동 741

16.10 산과 염기의 루이스 개념 747

17장 화학 반응성의 원리: 수용액 평형의 다른 측면들 763

17.1 공통 이온 효과 765

17.2 pH 조절: 완충 용액 769

17.3 산-염기 적정 778

17.4 염의 용해도 791

17.5 침전 반응 803

17.6 착이온을 포함한 평형 808

17.7 용해도와 착이온 810

18장 화학 반응성의 원리: 엔트로피와 자유 에너지 821

18.1 자발성과 열로서의 에너지 전달 823

18.2 에너지의 분산: 엔트로피 825

18.3 엔트로피: 미시적 이해 826

18.4 엔트로피 측정과 값 831

18.5 엔트로피 변화와 자발성 835

18.6 깁스 자유 에너지 841

18.7 자유 에너지 계산과 이용 845

19장 화학 반응성의 원리: 전자 이동 반응 865

19.1 산화-환원 반응 868

19.2 간단한 볼타 전지 877

19.3 상용 볼타 전지 883

19.4 표준 전기화학 퍼텐셜 889

19.5 비표준 상태에서 전기화학 전지 899

19.6 전기화학과 열역학 904

19.7 전기분해: 전기 에너지를 이용하는 화학 변화 909

19.8 전자의 개수 세기 915

5부 ▶ 원소와 관련 화합물의 화학

20장 핵화학 927

20.1 자연 방사능 929

20.2 핵반응과 방사성 붕괴 930

20.3 원자핵의 안정도 936

20.4 핵붕괴 속도 941

20.5 인공 핵반응 947

20.6 핵분열 951

20.7 핵융합 953

20.8 방사선에 대한 보건과 안전 954

20.9 핵화학의 응용 956

부록 969

A 로그의 사용과 이차방정식의 해법 970

B 일부 주요한 물리적 개념 975

C 축약기호와 유용한 변환계수 978

D 물리 상수 982

E 유기 화합물의 명명법에 대한 간단한 지침 984

F 원소의 이온화 에너지와 전자부착 엔탈피 값 988

G 여러 온도에서의 물의 증기압 989

H 25 8C에서 약산 수용액의 이온화 상수 990

I 25 8C에서 약염기 수용액의 이온화 상수 992

J 25 8C에서 일부 무기 화합물의 용해도적 상수 993

K 25 8C 수용액에서 일부 착이온의 형성상수 994

L 열역학 함수 값 995

M 25 8C 수용액에서 표준 환원 퍼텐셜 1001

N 해답 및 해설 1005