[큰글자도서] 하루 한 권, 화학 열역학 : 물질, 반응, 에너지로 분석하는 온갖 변수들

사이토가쓰히로

저자:사이토가쓰히로
도호쿠대학대학원이학연구과박사과정을수료했다.전문분야는유기화학,물리화학,광화학,초분자화학이며나고야공업대학명예교수로재직중이다.국내에소개된저서로는《과학과공학의기초를쉽게정리한단위·기호사전》《만화로읽는주기율표》《유해물질의문100》《모르면독이되는독과약의비밀》《내가사랑한화학이야기》《가볍게읽는유기화학》《가볍게읽는무기화학》등이있다.

역자:정혜원
대학에서서양화를공부하고대학원에서통번역을공부했다.현재번역가로일하면서독립출판물을만들고그림을그리고있다.《실험쥐구름과별》을쓰고그렸으며《망각탐정시리즈》,《정체》,《보이는노트비즈니스명저100》,《하루한권,화학열역학》,《만화로배운다!디즈니청소의신이가르쳐준것》,《하루한권,유전공학》,《하루한권,곤충》등을옮겼다.

들어가며

제1장에너지란무엇일까?
1-1에너지란무엇일까?
1-2양자화란무엇일까?
1-3원자의전자에너지
1-4분자의결합에너지
1-5반응과에너지
1-6에너지와엔탈피
1-7무질서함과엔트로피
1-8반응방향과자유에너지
제1장연습문제

제2장양자론과에너지
2-1물질을이루는것
2-2원자의구조와크기
2-3하이젠베르크의불확정성원리
2-4에너지와전자구름
2-5에너지의양자화
2-6양자화와양자수
2-7광자와그에너지
제2장연습문제

제3장원자의에너지
3-1원자와원자핵
3-2동위원소와그변화
3-3원자핵의에너지
3-4전자껍질과에너지
3-5에너지표현
3-6전자배치와전자에너지
3-7이온화에너지와전자친화도
3-8원자와빛에너지
3-9전자에너지와스펙트럼
3-10우주의범위
제3장연습문제

제4장분자의에너지
4-1물질을반영하는분자
4-2결합의종류
4-3이온결합과금속결합의에너지
4-4원자진동과전도도
4-5공유결합에너지
4-6결합성궤도와반결합성궤도
4-7궤도에너지와결합에너지
4-8헬륨분자의결합에너지
4-9분자종에너지
4-10들뜬상태의에너지
4-11분자간힘의에너지
4-12결합에의한에너지차이
제4장연습문제

제5장반응에너지
5-1화학반응과에너지
5-2내부에너지
5-3내부에너지와위치에너지
5-4진동에너지와회전에너지
5-5반응에너지와내부에너지
5-6용해와용매화에너지
5-7용해에너지
5-8에너지로방출되는것
5-9발광과색깔
5-10빛흡수와발광
5-11빛흡수와색깔
제5장연습문제

제6장반응속도와촉매,에너지
6-1화학반응속도
6-2활성화에너지
6-3활성화에너지와촉매반응
6-4촉매반응의원리
6-5반응속도식
6-6속도상수의의미
6-7다단계반응과중간체
6-8가역반응과비가역반응
6-9가역반응과평형반응
제6장연습문제

제7장에너지와엔탈피
7-1반응계와외부
7-2열역학제1법칙
7-3기체분자의비행속도
7-4기체분자의운동에너지
7-5여러가지변화
7-6등압변화와등적변화
7-7엔탈피
7-8몰열용량
7-9열화학방정식
7-10상태량과헤스의법칙
7-11헤스의법칙응용
제7장연습문제

제8장엔트로피
8-1질서정연한상태와무질서한상태
8-2무질서함과엔트로피
8-3열역학제2·제3법칙
8-4변화와엔트로피변화
8-5엔트로피와분자구조
8-6엔트로피와에너지
8-7엔트로피와열
8-8부피·온도변화와엔트로피

제8장연습문제

제9장기브스에너지
9-1반응방향을결정하는것
9-2자유에너지의정의
9-3반응방향과기브스에너지
9-4기브스에너지와평형
9-5평형상태와정상상태
9-6르샤틀리에법칙―농도변화
9-7르샤틀리에법칙―전압·온도변화
제9장연습문제

제10장상태변화에너지
10-1고체·액체·기체
10-2상태변화
10-3상태변화와기브스에너지
10-4상태도
10-5초임계상태
10-6증기압
10-7용액의증기압내림
10-8몰어는점내림과몰끓는점오름
10-9열과환경
10-10에너지와환경
제10장연습문제

정답
제1장~제4장
제5장~제7장
제8장~제10장
참고도서

배움에는끝이없고,세상에는신비로운것들이너무많으니까.
몰라도괜찮지만배우면훨씬더교양있는‘일상과학’의세계로!

아직우리에게너무도어려운화학열역학.
화학과물리를잇는화학반응과열,에너지의관계를배워다양한연습문제를통해‘변화’하자!

과학이론을탐구하다보면알게된다.과학은아주흥미롭지만,다가가기에는너무심오한학문이라는것을.이와같은이유로우리는학교졸업과동시에수학이나과학에등을진다.누군가는재미있어보이지만너무어렵다고말하고,또누군가는써먹지도못하는것을왜알아야하냐고묻는다.그래서준비했다.재미있어보이기는하는데,써먹지못했던‘과학’을일상의영역으로!나의오늘이자내일인‘일상’과우주정거장에서나쓸모있을법한‘과학’이공존할수있는단어였던가?

사실우리는우리도모르는사이에과학의세계에서살아가고있다.나도몰랐던‘나의과학적인일상’을하루한권시리즈를통해들여다보자.새로운세계가펼쳐질지도모른다.또한,과학을이해하기위한언어인‘수학’까지도일상의영역으로가지고와단순한언어로아주쉽게배울수있도록차례를구성했다.몰라도살아가는데아무문제없지만,배우면훨씬더교양있는‘일상과학’의영역을탐험하자!언제어디서나가볍게,한손에들어오는‘작은노력’으로커다란지식의즐거움을누릴수있을것이다.

에너지는그형태가다양하다.이를테면증기는배나기관차를움직이는일을하고,그때증기는열에너지로만든다.전기도증기를만들수있으니전기와빛이외에도수많은것들이에너지로작용한다.에너지가일어나기까지의과정은또어떠한가.분자,물질,화학반응,즉열과일은우리를둘러싸고있음에틀림없다.단순히‘현상’으로뭉뚱그리기너무도섬세한,거대한세계인것이다.『하루한권,화학열역학』을읽다보면우리가그간배워왔던화학은원자와분자에초점이맞춰져있었다는것을알수있다.기실화학은그탄생만큼이나더멀리뻗어나간개념이다.물질자체와물질의변화를다루는초점을벗어나엔트로피,열역학이라는무수한에너지와그변수에대해물리,수학적으로분석하고해석하며본질을따지는학문에입성해보자.

배움에는끝이없고,세상에는신비로운것들이너무많으니까!
몰라도괜찮지만배우면훨씬더교양있는‘일상과학’의세계로들어가보자

내가배운물리,화학,생물은정말어려운것이었을까?그렇게나풀기싫었던미적분과기하학은대체왜배워야했던걸까.일상에서써먹을수있는날이오기는할까?그런의문을마음어디엔가품고있었다면,‘하루한권시리즈’를펼쳐보자.

내일을바꾸는단한권의지식,하루한권시리즈!

하루한권시리즈는우리가일상에서활용할수있도록과학이갖춘실용적인모습을파헤치는과학교양도서다.과학을잘모르는사람들도쉽게읽고이해할수있도록도판,표,친절한설명을통해최대한쉽게내용을담았다.예컨대어떻게하면훨씬더과학적으로노력할수있는지,어제사온씨앗을가장빨리싹틔우는방법,새집증후군은왜생기는지까지.일상에서마주할법할부분들을과학적으로설명했다.어렵거나이해할수없는내용이아니라우리삶과밀착된문제를과학을통해풀어내고,그것들을어떻게바라보면좋을지함께고민하는책이다.배움에는끝이없고세상에는너무신기한것들이많으니까.우리가살아가는일상의‘어떤’현상들을과학의눈으로분석적으로바라볼수있다면얼마나좋을까?그것도아주가볍게,책한권으로말이다.그리고그러한시각을가진다는건,우리가살아감에있어생존의무기하나를더가지게됨을의미한다.이러한무기는우리가어떤현상에지혜롭게대처하고싶을때활용할수있는힘이되어줄것이다.

다양한주제,내취향에맞는카테고리를찾아보자!

책은한손에가볍게,지식은머릿속깊숙이!언제어디서나가볍게읽을수있도록한손에들어오는작은크기로만들었다.각각의주제마다검증된집필진이써내려가는과학의세계를탐험하다보면,어느순간숫자와지식으로바라보는세계에푹빠지게될지도모른다.지하철이나버스,쉬는시간에조금씩읽을수있도록아주쉽고재미있는내용으로만구성했다.세상을분석적으로바라보는나의모습을기대해도좋다.주제역시물리,화학,생물학,지구과학,수학등다양한카테고리로구성되어있어내취향에맞는책으로만꺼내읽기에도적당하다.나는어떻게하면천재가되어일류의세계로향할수있는지…사람이만들어낸‘진짜광기’의화학물질이무엇인지.이런뜬금없는질문도좋다.우리가단순히감각하는세상말고,세상의보이지않는현상까지도과학적으로풀어내보자.과학은이론이아니라실전이니까!

우주의모든것을담는화학열역학,더쉽게배워볼수는없을까?

빅뱅으로인해우주가탄생하고,원자뿐아니라에너지가생겨났다.원자란에너지덩어리로,지금에오기까지삶의변화와변수,모든현상은물질과화학반응,에너지로이루어졌다.잘정돈되어있던방도학교에서막돌아온아이가머물면차마볼수없을만큼무질서한상태가되며또커피잔에서흘러나온향은공중으로퍼지곤하는데,원래대로돌아가지않는이상태를과학적으로어떻게설명할수있을까?모든자연현상이엔트로피가증가하는방향으로변화하는것이라는데,어떤직관적인수치로이를계산해볼수있을까?

우주탄생이래로단한순간도빠짐없이일어나는,손에잡히지도않는찰나를눈에보이게분석하고정리할수있는화학열역학은그만큼매력적이다.화학열역학은물질변화와에너지변화의관계를설명하는연구분야다.그범위는매우넓어서살펴본것처럼분자하나하나의변화에얽힌에너지변화뿐만아니라우주의물질변화부터그와관련된에너지변화까지에너지에관한모든현상을다룰수있다.화학열역학의세계에는물리와수학이동반되며이에중요한법칙과개념이사용된다.어렵지만흥미로운지적영역에더깊이도달하게하는화학열역학.세상을바라보는또다른철학과관점을선사해줄것이다!