물리화학

머리말



이 책은 저자가 계획하고 있는 두 권의 물리화학 책 '물리화학: 화학 열역학과 반응 속도론'과 '물리화학: 양자화학과 분자 구조' 중 첫 번째 책이다. 이 책은 학부에서 화학 또는 화학 관련 전공을 하는 학생들을 위한 교재로 한학기용 교재로 엮었다.

시중에는 외국의 물리화학 교재 번역판이 10여 종이나 판매되고 있고, 대부분의 대학에서 이 책들을 채택하여 학부 교육에 사용하고 있다. 이들 외국교재들은 학부에서 공부해야 할 내용을 비교적 상세하게 다루고 있다. 저자도 이들 중 하나를 교재로 선택하여 지난 20여 년간 대학에서 강의를 해 오고 있다. 그러나 이들 교재는 우리나라 대학에서 두 학기에 걸쳐 물리화학을 강의하기에는 너무 광범위한 내용을 다루고 있어 두 학기 만에 전 과정을 소화하기가 대단히 어렵다. 이뿐만 아니라 너무 상세하게 소소한 내용까지 기술하여 책의 부피가 매우 두껍고, 매 장마다 과다하게 많은 문제를 수록하여 학생들이 시간상 문제를 전부 풀어 보는 것이 거의 불가능하다. 이에 저자는 오래전부터 학부에서 물리화학을 공부하는 데 필요한 내용을 충분히 담고 있으면서도 두 학기에 물리화학의 주요 내용을 소화하기에 적절한 분량의 교재의 집필이 절실히 필요하다고 생각하게 되었다.

따라서 저자는 지난 20여 년간 대학에서의 강의 경험과 그동안 준비해 온 강의 자료를 바탕으로 학부의 학생들이 꼭 익혀야 할 물리화학 핵심 내용을 중심으로 한 교재 집필을 결심하게 되었다.

이 책을 집필하면서 저자는 그간의 강의 경험을 바탕으로 다음과 같은 원칙에 입각하여 저술하려고 노력하였다.

첫째, 물리화학에서 공부해야 할 핵심 내용을 빠짐없이 기술하되 한 학기에 소화하기에 적절한 분량을 넘지 않는다.

둘째, 일반화학에서 배운 내용으로부터 시작하여 단계적으로 심화시켜 나감으로써 학생들이 물리화학을 학습하는 데 겪는 어려움을 최소화한다.

셋째, 물리화학을 공부하는 데 필요한 수학적 내용은 참고 사항으로 바로 제시하고, 예제 및 연습 문제는 학습한 내용을 숙지하는 데 꼭 필요한 문제만을 엄선하여 최소화하여 학생들이 문제를 풀어 보는 것을 부담스러워하지않게 한다.

Ⅰ부 화학 열역학

1강 에너지와 열역학 기본 변수

1.1 에너지의 정의와 종류

1.2 일

1.3 열

1.4 열역학 기본 변수

핵심 개념

주요 식

연습 문제



1장 기체의 성질

2강 이상 기체

2.1 기체의 성질

2.2 기체 법칙들과 이상 기체 상태식

2.3 혼합 기체의 성질

2.4 등온 팽창 일

2.5 몰부피와 일

핵심 개념

주요 식

연습 문제

3강 실제 기체

3.1 실제 기체

3.2 실제 기체 상태식

3.3 임계 상태

3.4 대응 상태 원리

핵심 개념

주요 식

연습 문제



2장 에너지 보존

4강 열역학 제1법칙

4.1 계와 주위

4.2 상태 함수와 완전 미분

4.3 내부 에너지와 열역학 제1법칙

4.4 팽창 일

4.5 열량

4.6 내부 에너지와 열역학 함수들의 관계

핵심 개념

주요 식

연습 문제

5강 엔탈피와 열화학

5.1 엔탈피

5.2 등부피 변화와 등압 변화

5.3 단열 변화

5.4 열화학

핵심 개념

주요 식

연습 문제



3장 변화의 방향

6강 열역학 제2법칙과 엔트로피

6.1 엔트로피와 열역학 제2법칙

6.2 엔트로피의 성질

6.3 엔트로피 계산

6.4 엔트로피와 P, V, T 관계

6.5 화학 반응에서의 엔트로피 변화

핵심 개념

주요 식

연습 문제

7강 자유 에너지와 변화의 방향

7.1 계의 자발적 변화 방향

7.2 최대 일, 최대 비팽창 일

7.3 U, H, A, G 관련 도함수의 의미

7.4 자유 에너지의 P, V, T 관계

7.5 분몰 성질과 화학 퍼텐셜

핵심 개념

주요 식

연습 문제



4장 물리적 변화와 화학적 변화

8강 순물질의 물리적 변화

8.1 순수한 물질의 물리적 변화

8.2 순수한 물질의 상평형 그림

8.3 상 경계선

8.4 에렌페스트 상전이 분류

핵심 개념

주요 식

연습 문제

9강 혼합물의 물리적 변화

9.1 혼합물에 대한 열역학

9.2 용액에 대한 열역학

9.3 용액의 성질

9.4 혼합물의 상평형 그림

핵심 개념

주요 식

연습 문제

10강 화학 반응과 화학 평형

10.1 화학 반응과 화학 평형의 본질

10.2 화학 평형에 영향을 주는 인자

10.3 양성자 이동 평형

10.4 전자 이동 평형과 전기 화학

핵심 개념

주요 식

연습 문제



Ⅱ부 반응 속도론

5장 분자의 운동과 반응 속도

11강 분자의 운동

11.1 기체 분자의 운동

11.2 분자의 충돌과 평균 자유 행로

11.3 기체의 운반 성질

11.4 액체에서의 분자 운동

핵심 개념

주요 식

연습 문제

12강 반응의 속도

12.1 반응 속도와 속도 법칙

12.2 적분 속도 법칙

12.3 반응 속도에 대한 이론

12.4 반응 속도에 대한 열역학적 고찰

핵심 개념

주요 식

연습 문제



6장 복잡한 반응

13강 다양한 형태의 반응과 촉매 작용

13.1 다양한 형태의 반응에 대한 속도 법칙

13.2 반응 메커니즘

13.3 균일 촉매와 효소 반응

13.4 불균일 촉매

핵심 개념

주요 식

연습 문제

부록

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이민주