환 경 화 학

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충북대학교 환경공학과 환경화학 (Environmental Chemistry), 임동희 1

(Environmental Chemistry)

충북대학교 환경공학과

담당교수: 임동희 교수, E8-10동 803호 E-mail: limkr@cbnu.ac.kr

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학습 목표

0장 환경 화학 과목 소개 (On-line class: Ch.0-1)

 강의 계획서

 플립 러닝(Flipped Learning) 소개

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환경화학

강의 계획서

강의개요

• 환경공학을 전공하는 학부생들을 위한 기초적인

환경화학 과목으로서 일반화학, 유기화학, 물리화학에 대한 전반적인 기초개념을 배우게 된다. 이러한 기초화학 지식을 바탕으로 환경공학적 오염문제에 관련된 화학반응적 이해 및 환경오염물질 처리에 관련된 기초지식을 배우게 된다.

담당교수:

임동희 교수 오피스:

E8-10동 803호 강의시간:

월(13:00–13:50pm) 목(10:00-11:50am) Office Hours:

Any Time 또는 By Appointment

교과목 학습목표

• 본 과목은 다양한 화학적 현상을 이해하기 위한 기초화학지식을 배우는 것을 목표로 한다. 이로써, 환경공학적 문제를 해결하기 위해 필요한 화학적 기초 지식을 충실히 습득하는 것을 목표로 한다.

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교재 및 참고문헌

1. 주교재 1: 필기 노트 및 보충 자료

2. 주교재 2: 환경화학(Environmental Chemistry) 제10판,

Stanley E. Manahan, 김만구 외 옮김, 자유아카데미, 2018년.

성적 평가방법

• 수업성적은 출석률, 과제물, 수시시험, 중간시험, 그리고 기말시험 성적 바탕으로 평가

• 숙제제출은 숙제가 부과된 후 일주일 이내로 수업시간 전에 제출

• 늦게 될 경우 하루 당 20%의 감점을 부과

• 과제물 수행 및 평가시험에 있어 부정 행위시 해당 과제물 또는 평가시험지를 0점 처리

• 지각 2회 = 결석 1회로 간주하며, 총 결석일수 중 참석일수로써 출석 성적 평가

출석 10%

과제물 및 퀴즈시험 30%

중간시험 30%

기말시험 30%

강의계획서

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주별 강의 계획

○ 제 1 주 : 환경화학 및 물질순환

(지속 가능한 환경, 화학과 인류권, 물질순환)

○ 제 2 주 : 물화학 원리(1) (물의 중요성, 산-염기반응)

○ 제 3 주 : 물화학 원리(2)

(용존 이산화탄소 농도, 알칼리도)

○ 제 4 주 : 물화학 원리(3) (알칼리도와 CO₂ 용해도 관계)

○ 제 5 주 : 산화-환원 반응(1)

(표준환원전위, 산화-환원 반응식 이해)

○ 제 6 주 : 산화-환원 반응(2) (전자활동도(pE) 이해)

○ 제 7 주 : 산화-환원 반응(3)

(미생물 생화학, 질소의 미생물적 변환)

○ 제 8 주 : 중간시험 및 풀이

○ 제 9 주 : 상(Phase) 상호 작용 (양이온 교환 용량 이해 및 계산)

○ 제 10 주 : 생화학 원리 (미생물에 의한 탄소 변환)

○ 제 11 주 : 수질 오염(1)

(화학적 지표(pH) 이해 및 계산)

○ 제 12 주 : 수질 오염(2)

(화학적 지표(BOD) 및 완충용액 이해 및 계산)

○ 제 13 주 : 수질 오염(3):

(화학적 지표(COD, TOC) 이해 및 계산)

○ 제 14 주 : 수질 오염(4):

(수처리-용존물질 제거 원리)

○ 제 15 주 : 기말시험

(자세한 내용 강의계획서 참조)

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ecampus 활용

• 강의자료

• 숙제 확인

• 공지사항 ecampus 활용

• 강의자료

• 숙제 확인

• 공지사항

http://cbnu.blackboard.com/

[환경화학]

강의계획서

웹 강의 자료

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플립 러닝(Flipped Learning)

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수업 방법

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수업 방법

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월(1:00 ~ 1:50pm) 목(10:00 ~ 11:50pm)

사전 스스로 학습

동영상 수업 학습 (15분 × 3회)

YouTube 활용:

(“충북대 환경화학 2장…”)

사전 학습과 연계된 수업

• 동영상 수업내용 퀴즈

• 문제풀이

• 질문 응답 수업 등 강의실 수업

• 플립러닝에서 다루지 않은 학습 내용

• 칠판 필기

환경화학 플립 러닝 수업 방식

• 사전학습 관련 퀴즈 단답형/사지선다형  성적평가 비중 강화

• 수업 후 숙제  최소화

• 플립러닝 동영상 강의 중 숙제 부여 가능 Note !

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환 경 화 학

(Environmental Chemistry)

충북대학교 환경공학과

담당교수: 임동희 교수, E8-10동 803호 E-mail: limkr@cbnu.ac.kr

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1장 환경 화학 기초 (On-line class: Ch.0-2)

 화학에 대해

 과학적 표기 방법: 유효숫자

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서론

화학이란?

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화학(化學, Chemistry)은 물질의 성질, 조성, 구조, 변화 및 그에 수반하는 에너지의 변화를 연구하는 자연과학의 한 분야이다.

물리학 역시도 물질을 다루는 학문이지만, 물리학이 원소와 화합물을 모두 포함한 물체의 운동과 에너지,

열적·전기적·광학적·기계적 속성을 다루고 이러한 현상으로부터 통일된 이론을 구축하려는 것과는 달리 화학에서는 물질 자체를 연구 대상으로 한다. 화학은 이미 존재하는 물질을 이용하여 특정한 목적에 맞는 새로운 물질을 합성하는 길을 제공하며, 이는 농작물의 증산, 질병의 치료 및 예방, 에너지 효율 증대, 환경오염 감소 등 여러 가지 이점을 제공한다.

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화학 분과

무기화학(inorganic chemistry)

물리화학(physical chemistry) 화학적 현상에 대한 해석과 이를 설명하기 위한 물리적 원리들에 대해 다루는 분과이다.

유기화학에서 다루지 않는 물질을 다루며 주로 금속이나 준금속이 포함된 물질에 대해서 연구한다.

분석화학(analytical chemistry) 물질의 조성이나 혼합물의 구성요소 등을 결정하는 방법에 대해서

연구하는 화학의 분과이다.

생화학(biochemistry) 생물을 화학의 관점에서 다루는 학문이다.

유기화학(organic chemistry) 탄소로 이루어진 화합물을 연구하는 분과이다.

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응용 화학 (應用化學) 은 화학 연구 중 화학 물질과 화학 과정에 대한 지식을 실용적으로 이용하는 분야로

공업·농업·환경 화학이 있다.

 공업 화학: 원료 물질을 화학적으로 생산하거나, 공업 제품을 개발·연구·통제하는 분야

 농업 화학: 비료나 살충제를 개발하고, 농작물의 생장과 관련된 화학 과정을 연구하는 분야

 환경 화학: 환경에 관련된 화학 과정을 비롯한 다른 요소들과 생명체와의 관계를 연구하고 관찰하며, 통제하는 분야

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서론

과학적 표기 방법 (“약속”)

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과학적 표기법:

숫자의 영이 아닌 부분을 10의 제곱지수로 표현

=

• 곱셈과 나눗셈

• 덧셈과 뺄셈

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유효숫자

밀도가 0.845 kg/L인 휘발유로 채워진 3.75 L의 용기 내의 질량은 얼마인가?

조건:

부피(V) = 3.75 L

밀도( ) = 0.845 kg/L 계산:

질량(m) = V = 3.75 0.845 = 3.16875 kg (이 값을 보고한다면 데이터 위조…) 정확한 표현:

질량(m) = V = 3.75 0.845 = 3.17 kg

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 측정값에서의 유효숫자의 개수 결정: 여기에서 예로 든

0.004004500에는 7개의 유효숫자가 있다.

• 실험 측정값은 불확실도, 즉 오차를 포함한다

• 측정치 또는 계산치에 정확히 신뢰할 수 있는 의미 표시 약속  유효숫자

유효숫자 개수 = 1 유효숫자 개수 = 2 유효숫자 개수 = 3

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계산에서 유효숫자 취급

규칙 1) 덧셈/뺄셈: 소수점 오른쪽에 있는 유효숫자의 갯수가 적은 것에 기준 95.552 + 2.3 = 97.852 (X)

95.552 + 2.3 = 97.8 (O)

규칙 2) 곱셈/나눗셈: 전체 숫자 중 유효숫자 갯수가 최소인 것에 기준 3.7 × 5.2093 = 19.27441 (X)

3.7 × 5.2093 = 19 (O)

규칙 3) 정의에 의한 것 또는 수를 세어서 얻어진 정확한 수는 무한의 유효숫자 가짐 0.8267 × 4 = 3 (X)

 0.8267 + 0.8267 + 0.8267 + 0.8267 = 3.307 (O)

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규칙 4) 중간계산 결과에는 항상 원하는 유효숫자 갯수보다 1개 더 고려

③ 중간에 유효숫자 개수 + 1 3.63 x 8.55 = 31.04 31.04 x 2.54 = 78.8

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예제

 다음에 주어진 수치를 과학적 표기법으로 나타내어라.

(1) 226 (2) 226.0

(3) 0.0000050 (4) 0.3

(5) 900,000,574에 불확실도가 500,000이 포함

시험 답안 작성 시, 계산 결과값이 아래와 같이 나왔고 유효숫자 개수가 3개라고 가정할 때 이들의 표기법은?

(1) 0.0002567 (2) 0.0002

예) 123.456×10³, 123.456×10^‒3