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1.1
제1장
물질과 측정(Matter and Measurement)
1.2
수업 개요
Ø 물질의 유형
Ø 측정의 종류와 불확실성,단위와 단위의 환산
Ø 물질의 성질물질의 분리 및 확인
1.3
1.1 물질의 유형(Types of Substances)
원소(element)
화합물(compound)
혼합물(mixture)
1.4
물질의 분류 (Classification of Matter)
물질(matter) : 질량 과 공간을 차지하는 것 (기체, 액체, 고체 상)
1.5
원소(Element)
둘 또는 그 이상의 순수한 물질로 나눌 수 없는 물질
(cannot be broken down into simpler substances)
* 112(?)종류/ 91개 자연계 존재
표 1.1 참조(p5)탄소(carbon) C질소(nitrogen) N납(lead) Pb나트륨(sodium) Na비소(arsenic) As실리콘(silicon) Si구리(copper) Cu
1.6
화합물(Compound)
둘 이상의 원소를 포함하고 있는 순수한 물질
* 일정한 조성비
* 각각의 원소의 성질과는 다른 고유의 성질
* 원소로 분해 가능(가열, 전기분해… .)
물(water) : 11.9% H, 88.81% O염화나트륨(sodium chloride): 39.34% Na, 60.66% Cl
글루코즈(glucose) : 40.00% C, 6.71% H, 53.29% O
1.7
혼합물(mixture)
균일혼합물 불균일homogeneous (solutions) heterogeneous
바닷물놋쇠 (Cu와Zn 고체 용액) 암석(화강암)
분리(separation) by:* 여과(filtration)
* 증류(distillation)
* 재결정(recrystallization, fractional crystallization)* 크로마토그래피(chromatography)
1.8
분리확인법(Separation and Identificaion)
* 크로마토그래피(chromatography)의 장점미소한 양의 시료 (10-6 L)
고분해능 (high resolution)
정성 및 정량분석 (약물검사, 배기가스 검출)
*고정상(stationary phase) 과 이동상(mobile phase)에 의한 분류
Column Chromatography
Paper Chromatography
TLC (Thin Layer Chromatography)
GLC (Gas Liquid Chromatography): 혈중알코올 농도측정
1.9
(Paper Chromatography)
Gas(G Chromatogram)
1.10
Distillation of a Homogeneous Solid-Liquid Mixture
1.11
1. 2 measured quantities
length
volume
mass
temperature
1.12
length
기본단위 : meter (m)
1m : 빛이 1/299,792,458초 동안에 이동하는 거리
1 km = 103 m
1 cm = 10-2 m1 mm = 10-3 m
1 nm = 10-9 m
1.13
volume
기본단위 : liter (L)
1L = 103 mL = 103 cm3 = 10-3 m3
측정기구 : 눈금실린더(graduate cylinder)뷰렛(buret)
피펫(pipet)
1.14
mass
1 kg = 103 g; 1 mg = 10-3 g
분석용 저울(analytical balance; ± 0.001 g)은 정확하고, 정량적인(quantitative) 무게 측정에 사용된다.
질량과 무게의 차이점
1.15
temperature
t°F = 1.8t°C + 32° TK = t°C +273.15
Convert 68° F to °C and Kt°C = (68° - 32°) / 1.8 = 20°C ; TK = 293
* 온도 : 열흐름의 방향을 결정하는 요인* 물질의 성질에 대한 온도효과를 관찰함으로써 측정
(예: 기체의 팽창, 수은의 팽창 등)* 섭씨(Celcius : 0 ~100 °c) vs 화씨(Fahrenheit :32~212 °c)
절대(Kelvin) 온도
1.16
Quantity and Unit
International System of Units, SI
SI 기본단위와 선택된 접두사
Femto (f)10-15
Pico (p)10-12
Nano (n)10-9
Micro (μ)10-6Candela (cd)발광도
Milli (m)10-3Ampere (A)전 류
Centi (t)10-2Mole (mol)물질의 양
Deci (d)10-1Second (s)시 간
Kilo (k)103Kelvin (K)온 도
Mega (M)106Kilogram (kg)질 량
Giga (G)109Meter (m)길 이
접두사인 자기본단위기본양
1.17
실험오차 와 유효숫자(Experimental Error, Significant Figures)
Ø시약의 질량 : – 보통의 저울 (± 0.1g) → 23.6 g : 실험적으로 의미 있는 숫자3개
: 3개의 유효숫자– 분석용저울 → 23.582 g : 5 개의 유효숫자
Ø 염산의 부피– 100 mL 눈금실린더(graduated cylinder)(1mL) : 8 mL– 10 mL 눈금실린더(graduated cylinder)(0. 1mL) : 8.0mL– 뷰렛 (buret) (0.01mL) : 8.00mL
1.18
유효숫자갯수 (counting significant figures)
액체의 부피 = 24.0 mL; 유효숫자 3개
0이 아닌 숫자 다음에 따라오는, 맨 끝의 0은 유효숫자
부피 = 0.0240 L ; 유효숫자 3개
(0.0240 L = 24.0 mL)0이 아닌 숫자 앞에 오는 숫자 시작하는데 있는 0은 유효숫자가아니다.
1.19
Multiplication and Division
답(결과)의 유효숫자는 가장 정밀하지 못한 수의유효숫자의 개수와 같다
예제) 부피 13.4 mL, 질량 36.123g 의 금속의 밀도는
얼마인가?
density = = 2.70 g / mL 36.123 g13.4 mL
1.20
Addition and Subtraction
답의 소수점 이하 자리수는 가장 적은 정밀도를 가진숫자의 자리수에 맞춤
예제) 154.5g의 커피에 1.223g의 설탕을 넣었다. 전체질량은 얼마인가?
총질량 = 1.2 g + 154.5 g = 155.7 g
1.21
Addition and Subtraction
더하기 빼기에서의 규칙은 유효숫자의 수에 관계된 것이아니다. 빼기에서 유효숫자의 개수는 줄어드는 경우가많다.
예)Mass beaker + sample = 52.169 g (5 sig. figs.)
Mass empty beaker = 52.120 g (5 sig. figs.)Mass sample = 0.049 g (2 sig. figs.)
1.22
완전수 (Exact Numbers)
one liter means 1.00000.... L
1.23
Conversion Factors
One step conversions
Multiple conversion factors
1.24
One Step Conversion
길이 16.2 in. 의 무지개의 길이를 cm 로 표시하면?
length in cm = 16.2 in × = 41.1 cm
cm을 in로 바꾸려면 환산인자는 1 in / 2.54 cm.
2.54 cm1 in
1.25
Multiple Conversion Factors
예제) 89.6 miles/h 로 굴러가는 농구공의 속도를 m/s 단위로구하면?
1 mile = 1.609 km = 1.609 × 10-3 m; 1 h = 3600 s
속도 = 89.6 × × = 40.0 m/s miles
h 1.609 × 10-3 m
1 mile 1 h
3600 s
1.26
Properties of Substances
세기적 성질 과 크기적 성질 (Intensive vs. Extensive)
화학적 성질 과 물리적 성질 (Chemical vs. Physical)
밀도 (Density)
용해도 (Solubility)
색깔 (Color)
1.27
Density
밀도(d) = 질량(m)/부피(V)
예) 빈 플라스크의 무게는 22.138 g이다. 5.00 mL의
옥테인을 플라스크에 넣고 무게를 재었더니 25.598 g이다.
이물질의 밀도는 얼마인가?
d = = 0.692 g / mL
옥테인 10g의 부피는 얼마인가?
10.00 g × 1 mL0.692 g = 14.5 mL
3.460 g5.00 mL
1.28
Solubility
주어진 온도에서 100g의 용매에 녹는 용질의 g수:
온도 10°C 100°C잘산납의 용해도 50 140(g / 100 g H2O)
예제1) 100°C에서 80 g 의 질산납을 녹이는데 얼마의
물이 필요한가?
물의 질량 = 80 g lead nitrate × = 57 g water
100 g water140 g lead nitrate
1.29
Solubility
예제1계속) 이 용액을 10°C 로 냉각하면, 얼마의
질산납(lead nitrate)이 용액에 남아있고
얼마만큼이 석출되는가?
질산납의 질량 = 57 g water ×
= 28 g (PbNO3) (용액에 남는양)
석출되는 양= 80 g - 28 g = 52 g (PbNO3 ,lead nitrate )
100 g water140 g lead nitrate
1.30
Color
가시광선: 파장 = 400 nm (violet) ~ 700 nm (red)
자외선(Ultraviolet): <400 nm
적외선(Infrared): >700 nm
측정도구 : 분광광도계(Spectroscopy)
1.31
Homework
연습문제 (1장)
1-1, 1-2, 1-6, 1-10, 1-16, 1-21, 1-24, 1-35, 1-44, 1-52
위에 나타낸 문항(10문항)의 풀이과정 및 정답을
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