1 장. 서론 : 화학 - 중심과학 (The Central Science) Engineering Geology Chemistry Biology Physics
1.1 화학을왜배우는가? 이세상에는화학적조성이아닌물질은없다. 많은분야를이해하기위한핵심분야 삶과올바른지적선택가능 조직적 / 논리적문제해결 3
1.2 화학의본질 * 화학 ( chemistry) 이란무엇인가? 1. 물체, 특히원자및분자의조성, 구조, 성질, 반응에관한과학 2. 물체의조성과물체에서일어나는조성의변화를다루는과학 5
조성 구조 물질 특성 반응 6
1.3 화학자처럼생각하기 * 호수 관찰하기 거시적그림 멀리떨어져서봤을때보이는물과해안선같은전체적그림 미시적그림 가까이봤을때물과식물속의단일세포및세포기관들 물분자 (H= 수소원자, O= 산소원자 ) 는두개의수소원자와한개의산소원자로구성되므로 H 2 O로나타낼수있음 화학은미시적분자세계와일상생활에서의거시적물체를연결 7
1.4 문제해결을위한과학적접근법 1. 문제를정의한다. 모든정보를포함하여문제와상태를명확히인식할필요가있다. 이것을과학에서는관찰한다 (making an observation) 고한다. 2. 문제에대한가능한해법들을제시한다. 과학에서는이것을가설을세운다 (making a hypothesis) 고한다. 3. 어느것이문제를해결하는데가장좋은방법인지결정하라. 일상생활에서과거의경험을이용한다. 과학에서는실험을수행한다 (perform an experiment) 고한다. 8
과학적접근및문제해결의예 Limey Sailor British sailors got the nickname 'limey' after they were issued with lime juice to combat the disease scurvy in 1795.
과학적관측 : 괴혈병 (Scurvy) 1747 년에 James Lind 라는의사는영국에서 Plymouth Colony 로항해를하는배에승선하던중당시의괴질인괴혈병의치료를위한간단한실험을하였다. 당시괴혈병은선원들사이에발생한무서운병으로 1600 년에발간된영국의보고서에는그시대에 20 여년간에걸쳐서약 10, 000 명의선원들이이병에의해사망했다는보고가있다. 1747 년 5 월 20 일에 Lind 는 12 명의아픈선원들을 2 명씩여섯그룹으로나눈후, 동일한식사를제공하였으나다음물질을각그룹에차별적으로공급하였다 : 1. 매일사과주스공급 2. elixir vitriol 25방울 (sulfuric acid and aromatics) 3. 매일 3번씩두스푼의식초 4. 허브와향신료의혼합물 ( herbs and spices ) 5. 매일바닷물 half-pint 6. 매일두개의오렌지와한개의레몬공급 관측결과 : 1. 오렌지와레몬을먹은선원은즉시회복. 2. 사과주스를마신두사람은병세가약간호전은됬으나일할정도는아님. 3. 위의처방을 (1 & 6) 제외한아무것도병세를호전시키지못함. 결론 Lind 박사는감귤류에함유된그무었이괴혈병을치유하는것으로결론을내리고, 모든환자들에게감귤을공급함. 그결과모두괴혈병에서즉시회복됨을관측함.
1 0 * 기본정의 가설 (hypothesis) : 어떠한사실들에관한잠정적인설명, 추가실험을위한기초 이론 (theory) : 어떤현상에대한일반적인원리를그것을 뒷받침할만한증거를가지고기술함 : 잘정립된가설 과학법칙 (Scientific law) : 자연현상을간단히서술한 것으로주어진조건에서예외를허용하지않음
( 분석 ) 관찰 가설 ( 설명 ) 법칙 자연현상서술불변! 경험, 실험 이론 ( 분석 ) 경험, 실험 이론 ( 모형 ) 자연현상설명변할수있음! 1 1
1 2 1.6 물체의입자적성질 물체는질량을가지고있고공간을차지하는것 물체는눈에보이지않을수도있음 - 공기는물체이지만, 보이지않음 물체는연속적이고쪼개지지않은것처럼보임 - 물체는불연속적이고, 원자 (atom) 라불리는분리된작은입자로구성되어있음
물질의특성 (Properties of Matter) 화학은물질의변화를연구하는학문이다. 물질은특성에따라다음의두가지성질로분류된다 : 물리적성질 (physical property) 은색, 온도, 밀도등과같이물질자체의조성변화없이관측되는성질이다. 화학적성질 (chemical property) 은연소, 생물질분해등과같이한물질이다른물질로변화시관측되는성질이다.
물리적변화와화학적변화 (physical and Chemical Changes) 물리적변화에서는물질의화학적조성은변화하지않는다. 화학적변화에서는화학적조성의변화로한물질에서다른물질로변환한다. 물질의상태변화 (change of state) 는물리적변화이다. 예 ) 얼음 - 물 - 수증기
물리적변화와화학적변화 (physical and Chemical Changes) 다음과정들은물리적변화인가화학적변화인가? 전자오븐에서물이가열된다. 물이얼어서얼음으로변한다. 철못에녹이쓴다. 가스가펌프로압축된다. 소금이물에녹는다.
물질의분류 (Classification of Matter) 모든물질은순수한물질과혼합물로나눌수있다. 순수한물질 (pure substance) 은일정한조성 (fixed composition) 과독특한성질 (distinct properties) 을갖는다. 혼합물 (mixture) 은자신의화학적동질성 (chemical identities) 을유지하는둘이상의순수한물질의조합이다.
순수한물질 (Pure Substances) 순수한물질은원소 (elements) 나화합물 (compounds) 로존재한다. 원소 (element) 는화학적방법으로더간단한물질로분해될수없다. 화합물 (compound) 은항시둘이상의원소가일정성분 (same proportion) 으로구성되어있다.
원소 (Elements) 현재약 110 개가량의원소들이존재. 이들의이름과기호는주기율표 (Periodic Table) 에배열. 지구껍질과인체의구성원소질량비의예 :
화합물 (Compounds) 화합물은화학반응에의해서만그들의구성원소들로분해될수있다. 예 : 물의전기분해 ( 산화 - 환원반응 )
혼합물 (Mixtures) 두가지이상의순수물질의조합. 조성의변화를갖는다. ( 예 : 설탕물 ) 혼합물의특성이균일하지않으면불균일 (heterogeneous) 혼합물이다. 상이두개이상. 혼합물전체가균일한특성을보이면균일 (homogeneous) 혼합물혹은용액이라한다.
혼합물 (Mixtures) 혼합물중의순수한물질은물리적방법에의해분리할수있다. 바닷물에서소금의분리 : 증류 (distillation)
물질의분류 용액 상이 2 개이상
원소, 화합물, 아니면혼합물? 바닷물 (Seawater) 용액 (solution) 철 (Steel) 구리 (Copper) 대리석 (Marble) 원소 (element) 원소 (element) 불균일혼합물 산화철 (iron oxide) 화합물 (compound) 다이아몬드 우유 (milk) 원소 (element) 불균일혼합물
과제물안내 각장에있는연습문제 ( 파란색 ) 풀이. ( 문제의내용을적는다 : 긴문제의경우 핵심내용 ) o 문제간구분및 chapter 구분을명확히할것. 평가기준 : 출석 : 20% 과제 : 20% 중간 : 30% 기말 : 30% ---------------- 100%