1.3 화학 문제 풀기 (단위 환산) 1.4 측정, 단위…

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Principles of General Chemistry

Chapter 1 화학 연구의 핵심

1.1 물질의 성질, 상태, 에너지 1.2 과학적 접근 방법

1.3 화학 문제 풀기 (단위 환산) 1.4 측정, 단위…

1.5 유효숫자의 개념과 적용

본 자료의 모든 그림, 표, 예제 등은 다음의 문헌을 참고하였습니다.

참고문헌 : Martin S. Silverberg, 화학교재연구회 옮김. “실버버그의 일반화학”, 3rd

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1.1 몇 가지 기초적 정의

 물질, 조성 (composition), 성질 (property)

 물리적 성질 (physical property) vs. 화학적 성질 (chemical propety)

Martin S. Silverberg, 화학교재연구회 옮김. “실버버그의 일반화 학”, 3rd ed., 사이플러스, 2014.

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1.1 몇 가지 기초적 정의

예제 1.1

문제: 다음 그림은 원자 세계의 것으로 시료 A(가운데) 두 가지의 변화, 즉 B(왼쪽)와 C(오른쪽)로 된다: 각각의 표현에 대하여 물리적 변화인지 화학적 변화인지를 결정하라.

원자 수준으로 보여주는 변화

Martin S. Silverberg, 화학교재연구회 옮김. “실버버그의 일반화 학”, 3rd ed., 사이플러스, 2014.

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Martin S. Silverberg, 화학교재연구회 옮김. “실버버그의 일반화학”,

1.1 몇 가지 기초적 정의

 물질의 상태 (state)

 고체 (solid), 액체 (liquid), 기체 (gas)

Matter_States.mov

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1.1 몇 가지 기초적 정의

 물질의 에너지 (energy)

 위치에너지 (potential energy) vs. 운동에너지 (kinetic energy)

 물질이 지니는 전체 에너지는 PE + KE (에너지 보존 법칙)

Martin S. Silverberg, 화학교재연구회 옮김. “실 버버그의 일반화학”, 3rd ed., 사이플러스, 2014.

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1.1 몇 가지 기초적 정의

Martin S. Silverberg, 화학교재연구회 옮김. “실버버그 의 일반화학”, 3rd ed., 사이플러스, 2014.

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1.2 과학적 접근 방법: 모형 만들기

관찰 자연 현상과 측정한 현상: 항상 일치하면 자연 법칙이라 한다.

관찰을 설명하기 위한 잠정적 제안. 가설

실험 가설을 시험하기 위한 과정 ; 한 번에 한 변수씩 측정.

모형 (이론) 축적된 실험 자료를 설명하기 위한 한 세트 의 개념적 추정: 현상과 관련된 예측.

추가실험 모형에 기초를 둔 예측을 실험. 예측한 현상이

모형과 다르면 모형을 수정한다.

실험 결과가 가설과 다르면 가설을

수정한다.

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1.3 화학 문제 풀기 - 길이

문제: Angel Fall의 높이는 3212 ft이다. Angel Fall의 높이를 마일 (mi)로 환산하라. 1 mi = 5280 ft.

1 mi

5280 ft = 0.6083 mi 3212 ft x

계획: 피트(ft)를 제거하기 위한 환산 인자를 결정하고 마일로 변환한 다.

풀이:

예제 1.3 길이 단위 환산

문제: 방에 그림을 걸기 위해, $0.15/ft 로 구입할 수 있는 그림에 사 용되는 선 325 센티미터(cm)가 필요하다. 선의 가격은 얼마 인가?

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1.4 과학적 연구에서의 측정

중요!!

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- 10

중요!!

1.4 과학적 연구에서의 측정

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예제 1.4 부피의 단위 환산

문제: 물을 밀어내는 부피로부터 불규칙한 모양의 고체의 부피 를 결정할 수 있다. 눈금 실린더에 물 19.9 mL가 들어있 다. 작은 방연광 조각을 넣어, 가라앉은 후에 부피가 24.5 mL로 증가하였다. 방연광 조각의 부피는 몇 cm³ 이고 몇 L인가?

1.4 과학적 연구에서의 측정 - 부피

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 질량 (mass) vs. 무게 (weight)

 밀도 = 질량/부피, (단위: kg/m³, g/mL)

1.4 과학적 연구에서의 측정 - 밀도

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예제 1.6 질량과 부피로부터 밀도 계산

문제: 리튬은 부드러운 회색 고체로 어떤 금속보다도 밀도가 낮 다. 리튬은 랩탑 컴퓨터에 사용되는 최신형 전지의 핵심 성분이기도 하다. 만약 리튬 조각 하나의 질량이

1.49×10³mg이고, 그 변의 길이가 각각 20.9 mm, 11.1 mm, 11.9 mm라면, 리튬의 밀도는 몇 g/cm³인가?

1.4 과학적 연구에서의 측정 - 밀도

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 온도 (temperature), 열 (heat)

 온도의 단위 : 섭씨 온도 (celsius), 화씨 온도 (Fahrenheit), 절대 온도 (Kelvin)

T (in K) = T (in

^o

C) + 273.15 T (in

^o

C) = T (in K) - 273.15

T (in °F) = T (in °C) + 32 9 5

1.4 과학적 연구에서의 측정 - 온도

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 크기 성질 (extensive property)  물질의 양에 의존 vs. 세기 성질 (intensive property)  물질의 양과 무관

1.4 과학적 연구에서의 측정

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1.5 측정의 불확실성: 유효 숫자

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1.5 측정의 불확실성: 유효 숫자

• 1.030 mL 에는 유효숫자가 네 개이다.

• 5300. L 또한 유효숫자가 네 개이다.

• 5300 L 에는 유효숫자가 두 개이다.

예제 1.8 풀이:

(a) 0.0030 L 는 2 개 (b) 0.1044 g 는 4 개 (c) 53,069 mL 는 5 개

(d) 0.00004715 m = 4.715x10^-5m 는 4 개 (e) 57,600. s = 5.7600x10⁴ s 는 5 개

(f) 0.0000007160 cm³ = 7.160x10^-7 cm³ 는 4 개

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1.5 측정의 불확실성: 유효 숫자

 곱셈과 나눗셈. 답은 최소한의 개수를 가진 유효 숫자와 같은 개수의 유효 숫자를 가진다.

= 23.4225 cm

³

= 23 cm

³

9.2 cm x 6.8 cm x 0.3744 cm

 덧셈과 뺄셈. 답은 소수점 아래 자리수가 가장 적은 측정 에서 나온 소수점 아래 자리수와 같은 자리수를 가진다.

106.78 mL = 106.8 mL 863.0879 mL = 863.1 mL 865.9 mL

- 2.8121 mL 83.5 mL

+ 23.28 mL

 반올림 규칙 : 교과서 참고 (중요!!)

 완전수 : ex) 1시간 = 60분, 1 g = 1000 mg (유효숫자 따지지 않음)

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1.5 측정의 불확실성: 유효 숫자

예제 1.9 유효 숫자와 반올림

문제: 다음 계산을 하고 그 결과를 정확한 유효 숫자의 개수로 반 올림하라 :

7.085 cm

16.3521 cm² - 1.448 cm² (a)

11.55 cm³ 4.80x10⁴ mg

(b)

1 g 1000 mg

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Ch. 1 Summary & Points

 물리적 성질 (physical property) vs. 화학적 성질 (chemical propety)

 위치에너지 (potential energy) vs. 운동에너지 (kinetic energy)

 물질이 지니는 전체 에너지는 PE + KE (에너지 보존 법칙)

 길이, 질량, 부피 등의 단위 변환, 계산 연습 (SI 기본 단위 중요)

T (in K) = T (in ^oC) + 273.15 T (in ^oC) = T (in K) - 273.15

 온도 변환 (절대온도)

 유효숫자의 의미, 적용 연습