도서의 소개

제8판에서는 물질의 분자 수준에서의 행동과 거시적 수준에서 관찰되는 성질 사이의 관계를 분명하게 설정하는 데에 특히 역점을 두었다. 이를 위하여 한층 개선된 다양한 시각적인 그림이나 사진들을 보충하였다. 학생들이 개념을 이해하는 데 도움이 되도록 각 장의 도입부에 장의 요약, 도표 그리기, 공부 모임 만들기 등을 포함하는 학습 기법을 제시하는 ‘학습 목표 달성을 위한 제안’을 수록하였다. 또한 각 장의 마지막에는 과학적 절차와 대응 개념 그리고 화학에서의 핵심적인 아이디어 등을 포함하는 종합 화학 예제와 종합 화학 문제를 추가하였다. 우리는 인간 삶의 방식에 근본적인 변화를 요구하는 가히 혁명적인 새바람을 마주하고 있다. 21세기 들어서면서 규모를 키워온 이 바람은 “인공 지능이나 로봇 공학 또는 자율 주행 자동차 등으로 대변되는 4차 산업혁명을 어떻게 이해하고 대처해야 하는가?”라는 근본적인 질문을 제시하고 있다. 인류는 2022년 James Webb Space Telescope가 보내온 심우주에 대한 정보를 기반으로, 길게 보아도 수백 만년에 지나지 않는 인류의 역사가 아닌 장엄한 우주의 역사에 대해 진일보한 탐험을 시작하였고, 역시 2022년 11월에 발표된 Open AI 사의 ChatGPT를 통하여 보다 가까이에서 보편화된 인공 지능을 접하고 있다. 이 변화의 규모와 범위 그리고 다양성에 비추어, 새 시대가 요구하는 패러다임은 과거 인류가 겪었던 그 무엇과도 견주기 어렵다. 현시점에서는 기술 혁명의 속도나 그로 인한 미래의 모습을 완전히 이해하는 것은 불가능해 보인다. 이러한 많은 불확실성에도 불구하고 분명한 것은 새로운 미래를 선도할 우리의 도구는 기초 과학에 기반한 융합 기술이라는 점이다. 화학, 물리, 수학 등으로 대변되는 기초학문의 토대 없이는 혁신적인 미래 기술의 발전을 기대하기 어렵기 때문이다. 그러나 대학에서 다양한 기초 과학과 관련한 강의가 제공되고 있지만 그 중요성은 날로 축소되고 있다는 점은 심히 걱정이다. 화학은 기초 과학 분야의 중심 학문으로 실생활과 밀접한 관계가 있다. 화학과 관련한 지식은, 자연과학 분야뿐만 아니라 공학, 의학, 제약, 농식품 등의 다양한 분야에서 활용되고 있다는 측면에서 전공과 무관하게 중요하다. 이 때문에 대학에서는 학생들의 다양한 수준에 적합한 일반화학 강의가 개설되어 있고, 그 수준에 알맞은 일반화학 교재들이 출판(번역)되어 사용되고 있다. 이 책은 Neil D. Jespersen과 Alison Hyslop이 함께 저술한 〈Chemistry: The Molecular Nature of Matter〉의 8판(국제판)을 우리말로 옮겨 편집한 것이다. 그동안 주도적인 집필진으로 참여한 James E. Brady가 8판에서는 자문역의 새로운 위치에서 교재의 제작에 참여하였다. 저자들은 그동안 여러 해에 걸쳐 이 책을 다듬어, 화학을 이해하기에 보다 효과적인 책으로 다시 집필하였다. 무엇보다도 일반화학 과정이 학생의 전체 교육 목표를 달성하는 데 중요한 수단이라는 확신에 근거하여, 이 교재를 통하여 이론적 모형을 형성하고 화학의 기본적인 개념이나 이론을 이해하는 데 필요한 기초적인 지식을 얻을 수 있도록 저술하였다. 다양한 자료를 추가하고 최신 동향도 수록하였음은 물론이다. 이전 판에서도 강조한 바가 있지만 8판에서 특히 역점을 둔 것은 물질의 분자 수준에서의 행동과 거시적 수준에서 관찰되는 성질 사이의 관계를 분명하게 설정하는 것이다. 이를 위하여 한층 개선된 다양한 시각적인 그림이나 사진들을 보충하였다. 학생들이 개념을 이해하는 데 도움이 되도록 각 장의 도입부에 장의 요약, 도표 그리기, 공부 모임 만들기 등을 포함하는 학습 기법을 제시하는 ‘학습 목표 달성을 위한 제안’을 수록하였다. 또한 각 장의 마지막에는 과학적 절차와 대응 개념 그리고 화학에서의 핵심적인 아이디어 등을 포함하는 종합 화학 예제와 종합 화학 문제를 추가하였다. 그 외의 특징적 변화는 저자 서문을 참고하면 도움이 될 것이다. 이 교재를 번역하는 과정에서 원저자의 뜻을 잘 반영하려고 노력하였고, 특히 8판 원서에 포함된 오류도 찾아서 수정하는 등 학문적인 오류가 없도록 최선을 다했음을 밝힌다. 이 책에 반영된 용어는 대한화학회에서 제정한 학술 용어를 사용하였으며, 외국 인명이나 지명은 원어 그대로 표기하였다. 이런 노력에도 불구하고 용어의 혼란이나 오역 혹은 매끄럽지 못한 문장 등이 있을 수 있으리라 생각된다. 이러한 부분은 앞으로도 꾸준히 수정 보완할 것을 약속드리며, 출간 후 나올 수 있는 수정 사항 등은 자유아카데미 홈페이지(www.freeaca.com) 자료실에서 별도로 제공할 예정이니 참고하기를 바란다. 이 책을 옮김에 있어 많은 도움을 주신 자유아카데미의 관계자 여러분께 감사드린다. 이 교재를 통하여 화학이라는 세계에 입문하는 학생들에게 화학에 대한 무한한 관심과 애정을 간직하기를 간곡히 부탁드린다."

목차

 

"*각 장의 끝에
요약 / 문제풀이를 위한 도구 / 복습 질문 / 복습 문제
추가 연습 문제 / 다중 개념 문제 / 비판적 사고의 과제


0 간략한 화학의 역사
0.1 화학의 중요 개념
0.2 별과 초신성 그리고 원소
0.3 원소와 지구
0.4 Dalton의 원자론
0.5 원자의 내부 구조

1 과학적 측정
1.1 법칙과 이론: 과학적 방법
1.2 물질과 그 분류
1.3 물리적 성질과 화학적 성질
1.4 물리적 성질과 화학적 성질의 측정
1.5 실험실에서의 측정
1.6 차원 분석
1.7 밀도와 비중

2 원소와 화합물 그리고 주기율표
2.1 주기율표
2.2 금속과 비금속 그리고 준금속
2.3 분자와 화학식
2.4 화학 반응과 화학 반응식
2.5 이온 결합 화합물
2.6 이온 결합 화합물의 명명법
2.7 분자성 화합물
2.8 분자성 화합물의 명명법

3 몰과 화학량론
3.1 몰과 Avogadro 상수
3.2 몰과 화학식량 그리고 화학량론
3.3 화학식과 조성 백분율
3.4 실험식과 분자식 구하기
3.5 화학량론과 화학 반응식
3.6 한계 반응물
3.7 이론적 수득률과 수득 백분율

4 분자 관점에서 바라본 수용액에서의 반응
4.1 수용액
4.2 전해질과 비전해질
4.3 이온 반응에 대한 균형 화학 반응식
4.4 산과 염기의 개념
4.5 산-염기 명명법
4.6 이중 치환(복분해) 반응
4.7 용액의 농도
4.8 용액의 화학량론
4.9 적정과 화학 분석

5 산화 - 환원 반응
5.1 산화-환원 반응
5.2 산화-환원 반응식 균형 맞추기
5.3 산화제로서의 산
5.4 금속의 산화-환원 반응
5.5 산화제로서의 산소 분자
5.6 산화-환원 반응의 화학량론

6 에너지와 화학 변화
6.1 에너지: 일을 할 수 있는 능력
6.2 열과 온도 그리고 내부 에너지
6.3 열의 측정
6.4 화학 반응의 에너지
6.5 열과 일 그리고 열역학 제1법칙
6.6 반응열
6.7 열화학 반응식
6.8 Hess 법칙
6.9 표준 반응열

7 양자 역학적 원자
7.1 전자기 복사선
7.2 선 스펙트럼과 Rydberg 식
7.3 Bohr 이론
7.4 파동 역학 모형
7.5 원자 내 전자의 양자수
7.6 전자 스핀
7.7 에너지 준위와 바닥 상태 전자 배치
7.8 주기율표와 바닥 상태 전자 배치
7.9 원자 오비탈: 모양과 배향
7.10 주기율표와 원소의 성질

8 화학 결합의 기초
8.1 결합 형성을 위한 에너지 필요조건
8.2 이온 결합
8.3 팔전자 규칙과 이온의 전자 배치
8.4 Lewis 기호와 이온 결합 화합물의 구조
8.5 공유 결합
8.6 결합 극성과 전기 음성도
8.7 Lewis 구조
8.8 공명 구조
8.9 탄소의 공유 결합 화합물

9 화학 결합과 분자 구조 이론
9.1 다섯 가지 기본 분자 기하 구조
9.2 분자 모양과 VSEPR 모형
9.3 분자 구조와 쌍극자 모멘트
9.4 원자가 결합 이론
9.5 혼성 오비탈과 분자 기하 구조
9.6 혼성 오비탈과 다중 결합
9.7 분자 오비탈 이론의 기초
9.8 비편재화된 분자 오비탈
9.9 고체 내의 결합
9.10 동소체에서의 결합

10 기체의 성질
10.1 분자 수준에서의 기체
10.2 압력의 측정
10.3 기체 법칙
10.4 기체의 부피를 이용한 화학량론
10.5 이상 기체 법칙
10.6 Dalton의 부분 압력 법칙
10.7 기체 분자 운동론
10.8 실제 기체
10.9 압축 인자
10.10 대응 상태 법칙

11 분자간 인력과 액체 및 고체의 성질
11.1 분자간 힘
11.2 분자간 힘과 물리적 성질
11.3 상태 변화와 동적 평형
11.4 액체와 고체의 증기압
11.5 액체의 끓는점
11.6 에너지와 상태 변화
11.7 상도표
11.8 Le Ch?telier 원리와 상태 변화
11.9 증발열의 결정
11.10 결정성 고체의 구조
11.11 고체 구조의 결정
11.12 결정의 형태와 물리적 성질

12 분자 수준에서의 혼합물: 용액의 성질
12.1 분자간 힘과 용액의 형성
12.2 용해열
12.3 온도에 의존하는 용해도
12.4 Henry 법칙
12.5 농도 단위
12.6 총괄성
12.7 불균일 혼합물

13 반응 속도론
13.1 화학 변화의 속도에 영향을 주는 인자
13.2 반응 속도 측정
13.3 속도 법칙
13.4 적분 속도 법칙
13.5 분자 수준에서의 충돌 이론
13.6 분자 수준에서의 전이 상태 이론
13.7 활성화 에너지
13.8 반응 메커니즘
13.9 촉매

14 화학 평형
14.1 화학계에서의 동적 평형
14.2 평형 법칙
14.3 압력 혹은 농도에 기초한 평형 법칙
14.4 불균일 반응에서의 평형 법칙
14.5 평형의 위치와 평형 상수
14.6 평형과 Le Cha^telier 원리
14.7 평형 상수의 계산
14.8 평형 상수를 이용한 농도 계산

15 산과 염기: 분자적 관점
15.1 Brønsted-Lowry 산과 염기
15.2 Brønsted-Lowry 산과 염기의 세기
15.3 산 세기의 주기적 경향
15.4 Lewis 산과 염기
15.5 원소와 그 산화물의 산-염기 성질
15.6 기능성 세라믹과 산-염기 화학

16 수용액에서의 산-염기 평형
16.1 물과 pH 그리고 ‘p’ 표기법
16.2 강산과 강염기 용액의 pH
16.3 이온화 상수 Ka와 Kb
16.4 Ka와 Kb 값의 결정
16.5 약산과 약염기 용액의 pH
16.6 염 용액의 산-염기 성질
16.7 완충 용액
16.8 다양성자산
16.9 산-염기 적정

17 용해도와 동시 평형
17.1 용액에서 불용성염의 평형
17.2 염기성염의 용해도
17.3 용액에서 금속 산화물과 금속 황화물의 평형
17.4 선택적 침전
17.5 착이온을 포함한 평형
17.6 착물화와 용해도

18 열역학
18.1 열역학 제1법칙
18.2 자발적 변화
18.3 엔트로피
18.4 열역학 제2법칙
18.5 열역학 제3법칙
18.6 표준 자유 에너지 변화(DG°)
18.7 최대 일과 DG
18.8 자유 에너지와 평형
18.9 평형 상수와 DG°
18.10 결합 에너지

19 전기화학
19.1 갈바니(볼타) 전지
19.2 전지 전위
19.3 표준 환원 전위의 활용
19.4 E °전지와 DG°
19.5 전지 전위와 농도
19.6 전기
19.7 전해 전지
19.8 전기 분해의 화학량론
19.9 전기 분해의 응용

20 핵반응과 화학에서의 역할
20.1 질량-에너지 보존 법칙
20.2 핵결합 에너지
20.3 방사능
20.4 안정도띠
20.5 변환
20.6 방사능 측정
20.7 방사성 핵종의 의학 및 분석 분야에서의 응용
20.8 핵분열과 핵융합

21 금속 착물
21.1 착이온
21.2 금속 착물 명명법
21.3 배위수와 구조
21.4 금속 착물의 이성질체
21.5 금속 착물의 결합
21.6 금속 이온의 생물학적 기능

22 유기 화합물, 중합체 및 생화학 물질
22.1 유기 구조와 작용기
22.2 탄화수소: 구조, 명명법, 반응
22.3 산소를 포함한 유기 화합물
22.4 암모니아의 유기 유도체
22.5 유기 중합체
22.6 탄수화물, 지질, 단백질
22.7 핵산, DNA, RNA

부록
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B 실전 문제와 복습 문제의 답
C 참고 자료
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