핵심일반화학, 4색판  
지은이 McMURRY, FAY화학교재편찬위원회  
 
 
2009년 08월 25일 출간
612쪽 | A4
ISBN 9788963640198
정가 30,000원
   
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역자 서문

현재 많은 일반화학 교재들이 시중에 나와 있지만, 이들은 대부분 두 학기용 교재로서 한 학기용 일반화학 강의를 위한 교재는 지극히 부족한 실정이다. 물론 강의하는 분들이 본인의 판단이나 수강생들의 전공에 따라 두 학기용 교재에서 취사선택하여 가르칠 수도 있으나 여러모로 불편한 점이 많았다.

이 책은 미국 코넬대학교 교수인 John McMurry와 Robert C. Fay가 저술한 《Chemistry》 제5판(2008)을 우리말로 번역하면서 축약한 것이다. 한 학기용 교재로 사용하기에 적합한 분량과 내용 및 체제가 되도록 일부 chapter를 제외시켰으며, 포함된 chapter에 있어서도 상대적으로 덜 중요하다고 판단되는 section은 제외시켰다.

이 책에 나오는 학술용어는 가능한 한 우리말 용어로 나타내었으며, 필요한 경우 원어를 괄호 안에 병기하여 이해를 돕도록 하였다. 화합물명도 우리말로 옮겨 적고 괄호 안에 영어명을 함께 기재하였다. 우리말 학술용어 및 화합물명은 대한화학회에서 발간한 《화학술어집》 제5판(2008)과 《유기화합물 명명법 I, II≫ 및 ≪무기화합물 명명법》에 근거하여 번역하였다.

이 책의 역자들은 원저자의 의도가 최대한 잘 반영되도록 노력하였으나 여러 사람이 함께 참여하여 단기간에 작업을 하다 보니 용어의 불일치나 오역 등 만족스럽지 못한 부분이 일부 있을 것으로 예상된다. 독자 제현께서는 이러한 부분에 대해 많은 지적과 충고를 아끼지 않을 것을 부탁드린다.

마지막으로 이 책의 출판에 도움을 주신 많은 분들, 특히 청문각 출판사 편집부 직원 여러분의 노고에 감사드린다.

2009년 8월
역자 일동

저자 서문

Francie는 첫 번째 화학 강의가 끝나고 상기되어 나왔다. 한 시간 후 그녀는 모든 것이 지속적으로 움직이는 원자로 만들어져 있다는 것을 깨달았다. 그녀는 그 어떤 것도 사라지거나 파괴되지 않는다는 생각을 갖게 되었다. 심지어 어떤 물체가 태워지거나 부패되더라도 그것은 지구 표면에서 사라지지 않고 또다른 무언가(기체, 액체, 가루)로 바뀐다는 생각을 했다. 그 첫 번째 강의 후 Francie는 화학에 있어서는 모든 것이 활발한 생명을 갖고 있고 죽음은 존재하지 않는다고 결정하게 되었다. 그녀는 왜 식자들이 화학을 종교처럼 받아들이지 않았는지 의아해했다.

- Betty Smith, A tree grows in Brooklyn

그렇다. 꼭 모든 사람들이 화학 강의에 대해 조마조마하고, 압도될 정도의 반응을 보이지는 않는다. 그리고 화학을 종교로 착각할 사람은 거의 없다. 그러나 화학은 굉장한 논리적인 아름다움을 갖고 있는 과목이다. 또한 화학은 지난 반세기 동안 우리의 삶을 부유하게 하고 연장케 해준 대단한 발전들의 밑받침이 되는 과학을 가능하게 하는 기초이다.

이 책에 대하여

이 책을 집필하게 된 우리의 주된 목적은 중요한 사실과 원리를 포함하여 과학에 대하여 명확하고 조리있게 설명하는 것이었다. 우리는 우리 스스로가 학생이었던 시절에 배울 때 바랬던 방향으로 현재 학생들에서 화학에 대하여 설명하려고 집필했다. 또한 화학 공부를 하는 것이 항상 쉬울 것이라고 보장할 수는 없으나, 배움의 과정이 최대한 부드럽게 진행될 수 있도록 그림과 글을 만드는 데 최선의 노력을 했다는 것을 약속한다. 원자의 구조로 시작하여 결합과 분자의 움직임, 그리고 물질의 물리적 특성, 화학적 특성을 연구하는 것으로 이어지는 화학에 대해 밀접하게 이야기를 시작하였다. 주제의 변환은 부드럽고, 명확한 설명과 기존자료와의 연결이 자주 등장한다. 화학을 설명하기 위한 모든 시도들은 시각적, 직관적(이해하기 쉬운)인 방법을 사용하여 열심히 노력하는 사람이라면 누구든 쉽게 이해할 수 있게 되어 있다.

가능한 한 본문으로 인한 산만함은 최소화했고 각 장은 여러 절로 나뉘어 있어서 중간 중간 휴식을 제공하고 또한 모두 일관되는 형태를 갖고 있다. 각 절은 보통 주제에 대한 설명으로 시작을 하고 문제를 어떻게 풀어야 하는지 보여주는 ‘예제’로 이어진다. 그리고 독자들이 직접 풀 수 있도록 한 개 이상의 문제로 마무리를 하게 된다. 각 장들은 해당 장의 주제의 연장선상에서 흥미롭게 적용하는 interlude로 마무리된다.

5판에 대하여

5번째 개정판을 준비하며 우리는 독자들이 화학을 배우고 이해함에 있어서 문장단위까지 최대한 쉽게 만들기 위한 작업을 하였다. 많은 개선점과 변화 중 거의 모든 그림은 보다 현실적으로 보일 수 있도록 사실적으로 다시 그렸고 많은 새로운 분자 모형들이 추가되었다. 가장 주목할 만한 변화는 아마도 주제를 명확히 설명하고 통합하기 위해 사용된 두 가지 방법일 것이다. 첫째는 그림 설명을 새롭게 적용한 것이다. 그림 아래에 길게 설명하는 대신에, 그 그림 자체에 관련된 여러 작은 설명들을 직접 넣었다. 우리가 믿는 효과는 본문에서 그림으로 자연스럽게 흘러가도록 하는 것이다. 그리하여 독자들로 하여금 그 그림을 이해하는 데 보다 많은 시간을 사용할 수 있도록 하기 위함이다. 둘째는 간결한 여백 노트를 ‘Remember...’ 제목 하단에 사용한 것이다. 그 목적은 독자들로 하여금 기존의 장에서 중요한 주제들을 상기시켜 새로운 주제의 이해를 돕기 위함이다.

문제와 문제풀이 부분도 새로운 관심을 받는데, 첫 번째 개정판에서는 시각적이기는 하지만 비수치적인 ‘Key Concept’ 문제들을 처음 사용하였는데 이 문제들은 독자들이 공식에 숫자를 얼마나 잘 적용하는가보다는 기본 공식의 이해를 돕기 위함이다. 그 이후 모든 개정판에서 ‘Key Concept’의 사용을 늘려왔는데 이번 5번째 개정판도 예외는 아니다. 이 ‘Key Concept’ 문제들이 단지 숫자를 사용하지 않는다는 이유로 단순하다고 생각하는 실수를 범하지 않길 바란다. 대부분의 문제들은 모든 학생들을 테스트하는 데 부족하지 않을 정도로 어렵다.

장을 재구성하기도 했는데, 수소, 산소, 물이 뒷부분으로 가고, 수용성 평형에 대한 장이 보다 먼저 나오도록 하였다. 또한, 6개의 interlude가 추가 되었는데, 녹색 화학, 이온성 액체, 바이오연료, 나노기술 등에 관한 내용을 다룬다.

이번 개정판이 우리의 목표인 ‘학생들이 친근하고 쉽게 접할 수 있고, 무엇보다 효과적으로 화학을 가르칠 수 있는’ 책이 되길 진심으로 바란다.

John McMurry
Robert C. Fay
 
저자 소개 -
John McMurry
미국 하버드 대학교와 컬럼비아 대학교에서 공부하고 30년간 약 17,000명의 학생에게 일반화학과 유기화학을 강의했다. 1980년부터 코넬 대학교 교수로 재임하고 있는 McMurry 박사는 13년간 Santa Cruz 캘리포니아 대학교에서 교수로 있었으며, Alfred P. Sloan Fellowship(1969~71), National Institute of Health Career Development Award(1975~80), Alexander von Humboldt Senior Scientist Award(1986~87), Max Planck Research Award(1991)를 포함해 많은 상을 수상했다.

Robert C. Fay
미국 코넬 대학교 화학 교수로 1962년부터 일반화학과 유기화학을 강의해왔다. 명확하고 잘 구성된 강의로 유명한 Fay 박사는 1980년에 Clark Distinguished Teaching Award를 수상했다. 하버드 대학교와 Bologna 대학(이탈리아)에서도 객원교수를 지냈다. Oberlin College에서 Phi-Beta-Kappa로 졸업한 Fay 박사는 일리노이 대학교에서 박사학위를 받았고 East Anglia 대학교와 Sussex 대학교와 NSF Science Faculty Fellow로 활동하고 있으며, 영국 옥스퍼드 대학교에서 NATO/Heineman Senior Fellow로 활동 중이다.
 
옮긴이 소개 -
 
역자서문 / v
저자서문 / vi
저자소개 / viii

CHAPTER 1. 화학: 물질과 측정 _ 1
1.1 화학으로의 접근: 실험 / 1
1.2 화학과 원소 / 2
1.3 원소와 주기율표 / 4
1.4 원소의 몇 가지 화학적 성질 / 6
1.5 실험과 측정 / 9
1.6 측정의 정확성, 정밀성, 유효숫자 / 10
1.7 반올림 / 13
1.8 계산: 단위환산 / 15
■ Interlude: 화학물질, 독성, 위험 / 19

CHAPTER 2. 원자, 분자, 그리고 이온 _ 25
2.1 질량보존 법칙과 일정성분비 법칙 / 25
2.2 돌턴의 원자론과 배수비례 법칙 / 27
2.3 원자구조: 전자 / 29
2.4 원자구조: 양성자와 중성자 / 31
2.5 원자번호 / 33
2.6 원자량 / 35
2.7 화합물과 혼합물 / 37
2.8 분자, 이온, 그리고 화학결합 / 39
2.9 화합물 명명법 / 44
■ Interlude: 원자는 실제로 존재하는가? / 53

CHAPTER 3. 화학식, 반응식, 그리고 몰 _ 59
3.1 화학반응식의 균형 맞추기 / 59
3.2 서로 다른 수준에서 화학기호 이용 / 63
3.3 아보가드로 수와 몰 / 63
3.4 화학량론: 화학계산 / 67
3.5 화학반응의 수득률 / 70
3.6 반응한계량과 반응 / 72
3.7 용액 중 반응물 농도: 몰농도 / 74
3.8 조성 백분율 및 실험식 / 77
3.9 실험식의 결정: 원소분석 / 79
3.10 분자량 측정: 질량분석기 / 82

CHAPTER 4. 수용액 반응 _ 89
4.1 화학반응이 일어나는 몇 가지 방법 / 89
4.2 수용액 전해질 / 90
4.3 수용액과 알짜 이온반응식 / 92
4.4 침전반응과 용해도 규칙 / 94
4.5 산, 염기, 그리고 중화반응 / 96
4.6 산화-환원 반응 / 99
4.7 산화-환원 반응 확인 / 102
4.8 원소의 활동도 서열 / 105
4.9 산화-환원 반응 균형 맞추기: 산화수법 / 108
4.10 산화-환원 반응 균형 맞추기: 반쪽반응법 / 112

CHAPTER 5. 주기성과 원자구조 _ 121
5.1 주기율표의 발전 / 122
5.2 파동함수와 양자수 / 123
5.3 궤도함수의 모양 / 126
5.4 양자역학과 원자 스펙트럼 / 130
5.5 전자스핀과 파울리 배타원리 / 132
5.6 다전자 원자의 궤도함수 에너지 준위 / 133
5.7 다전자 원자의 전자배치 / 134
5.8 몇 가지 변칙성 전자배치 / 137
5.9 전자배치와 주기율표 / 138
5.10 전자배치와 주기적 성질: 원자반지름 / 140
■ Interlude: 소형 형광전구: 원자 선 스펙트럼으로 에너지 절약 / 143

CHAPTER 6. 이온결합과 몇 가지 주족의 화학 _ 147
6.1 이온과 이온의 전자배치 / 147
6.2 이온반지름 / 149
6.3 이온화에너지 / 150
6.4 고차 이온화에너지 / 153
6.5 전자친화도 / 155
6.6 이온결합과 이온성 고체의 형성 / 157
6.7 이온성 고체의 격자에너지 / 160
6.8 옥텟 규칙 / 162

CHAPTER 7. 공유결합과 분자구조 _ 169
7.1 공유결합 / 169
7.2 공유결합의 세기 / 170
7.3 이온결합 화합물과 공유결합 화합물의 비교 / 172
7.4 극성 공유결합: 전기음성도 / 172
7.5 전자-점 구조 / 175
7.6 다원자 분자의 전자-점 구조 / 179
7.7 전자-점 구조와 공명 / 185
7.8 형식전하 / 187
7.9 분자 모양: VSEPR 모형 / 189

CHAPTER 8. 열화학: 화학에너지 _ 203
8.1 내부에너지와 상태함수 / 203
8.2 팽창일 / 205
8.3 에너지와 엔탈피 / 208
8.4 열역학적 표준상태 / 210
8.5 물리적 및 화학적 변화의 엔탈피 / 211
8.6 열량계와 열용량 / 213
8.7 헤스 법칙 / 217
8.8 표준 생성열 / 220
8.9 결합해리에너지 / 223
8.10 엔트로피 서론 / 224
■ Interlude: 바이오연료 / 228

CHAPTER 9. 기체의 성질과 행동 _ 235
9.1 기체와 기체압력 / 235
9.2 기체 법칙 / 239
9.3 이상기체 법칙 / 244
9.4 기체와 관련된 화학량론 / 247
9.5 부분압력과 돌턴의 법칙 / 250
9.6 기체의 분자운동론 / 252
9.7 그레이엄의 법칙: 기체의 확산과 분출 / 255
9.8 실제기체의 행동 / 257
■ Interlude: 흡입 마취제 / 259

CHAPTER 10. 액체, 고체와 상태 변화 _ 267
10.1 극성 공유결합과 쌍극자 모멘트 / 268
10.2 분자 간 인력 / 271
10.3 액체의 몇 가지 성질 / 277
10.4 상 변화 / 278
10.5 증발, 증기압과 끓는점 / 282
10.6 고체의 종류 / 286
10.7 결정성 고체의 단위세포와 구형 충전 / 287
10.8 상평형도 / 293

CHAPTER 11. 용액과 그들의 성질 _ 303
11.1 용 액 / 303
11.2 농도의 단위 / 305
11.3 용해도에 영향을 주는 인자들 / 310
11.4 용액의 물리적 거동: 총괄성 / 314
11.5 용액의 증기압 내림: 라울의 법칙 / 315
11.6 용액의 끓는점 오름과 어는점 내림 / 320
11.7 삼투와 삼투압 / 323
11.8 총괄성의 활용 / 325
11.9 액체 혼합물의 분별증류 / 327
■ Interlude: 투 석 / 331

CHAPTER 12. 반응속도론 _ 337
12.1 반응속도 / 337
12.2 속도법칙과 반응차수 / 342
12.3 속도법칙의 실험적 결정 / 344
12.4 1차 반응에 대한 적분속도법칙 / 348
12.5 1차 반응의 반감기 / 352
12.6 2차 반응 / 354
12.7 0차 반응 / 358
12.8 반응 메커니즘 / 359
12.9 반응속도와 온도: 아레니우스식 / 362
12.10 아레니우스 식의 이용 / 366
12.11 촉매작용 / 369

CHAPTER 13. 화학평형 _ 379
13.1 평형상태 / 380
13.2 평형상수 Kc / 382
13.3 평형상수 Kp / 386
13.4 불균일평형 / 388
13.5 평형상수의 이용 / 390
13.6 평형혼합물의 변화: 르샤틀리에 원리 / 398
13.7 평형혼합물의 변화: 농도 변화 / 399
13.8 평형혼합물의 변화: 압력과 부피 변화 / 403
13.9 평형혼합물의 변화: 온도 변화 / 405
13.10 평형에 미치는 촉매의 영향 / 408
■ Interlude: 호흡과 산소운반 / 410

CHAPTER 14. 수용액 평형: 산과 염기 _ 419
14.1 산-염기 개념: 브뢴스테드-로우리 이론 / 419
14.2 산의 세기와 염기의 세기 / 422
14.3 수화 양성자와 하이드로늄 이온 / 425
14.4 물의 해리 / 425
14.5 pH 척도 / 428
14.6 pH 측정 / 430
14.7 강산과 강염기 용액의 pH / 431
14.8 약산 용액의 평형 / 433
14.9 약산 용액에서의 평형농도 계산 / 435
14.10 약산 용액에서의 해리 백분율 / 440
14.11 약염기 용액의 평형 / 441
14.12 Ka와 Kb 사이의 관계 / 443
14.13 루이스 산과 염기 / 444
■ Interlude: 산성비 / 448

CHAPTER 15. 수용액 평형의 응용 _ 455
15.1 중화반응 / 455
15.2 공통이온 효과 / 459
15.3 완충용액 / 463
15.4 pH 적정곡선 / 466
15.5 용해도 평형 / 467
15.6 Ksp 측정과 Ksp로부터 용해도 계산 / 468
15.7 이온화합물의 침전 / 471

CHAPTER 16. 열역학: 엔트로피, 자유에너지, 그리고 평형 _ 477
16.1 자발적 과정 / 477
16.2 엔탈피, 엔트로피, 그리고 자발적 과정: 개요 / 479
16.3 엔트로피와 온도 / 483
16.4 표준 몰 엔트로피와 표준 반응 엔트로피 / 484
16.5 엔트로피와 열역학 제2법칙 / 486
16.6 자유에너지 / 489
16.7 반응에 대한 표준 자유에너지 변화 / 492
16.8 표준 생성 자유에너지 494
16.9 자유에너지 변화와 반응혼합물의 조성 / 497
16.10 자유에너지와 화학평형 / 498
■ Interlude: 엔트로피에 관한 많은 생각 / 503

CHAPTER 17. 전기화학 _ 511
17.1 갈바니 전지 / 511
17.2 갈바니 전지의 속기 표기법 / 516
17.3 전지반응에 대한 전지전위와 자유에너지 변화 / 518
17.4 표준 환원전위 / 520
17.5 표준 환원전위의 이용 / 524
17.6 전지전위와 반응혼합물의 조성: 네른스트식 / 526
17.7 pH의 전기화학적 측정 / 529
17.8 표준 전지전위와 평형상수 / 531
17.9 전기분해와 전해 전지 / 534
17.10 전기분해의 정량적 관점 / 537
■ Interlude: 전기화학의 예술 / 540

부록 A / 수학 연산 / 547
부록 B / 25℃에서 열역학적 성질 / 557
부록 C / 25℃에서의 평형상수 / 562
부록 D / 25℃에서 표준 환원 전위 / 566
부록 E / 물의 성질 / 568

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