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