하루 한 권 화학 열역학(큰글자도서) - 물질 반응 에너지로 분석하는 온갖 변수들(하루 한 권 시리즈)

배움에는 끝이 없고, 세상에는 신비로운 것들이 너무 많으니까. 몰라도 괜찮지만 배우면 훨씬 더 교양 있는 ‘일상 과학’의 세계로! 아직 우리에게 너무도 어려운 화학 열역학. 화학과 물리를 잇는 화학 반응과 열, 에너지의 관계를 배워 다양한 연습 문제를 통해 ‘변화’하자! 과학 이론을 탐구하다 보면 알게 된다. 과학은 아주 흥미롭지만, 다가가기에는 너무 심오한 학문이라는 것을. 이와 같은 이유로 우리는 학교 졸업과 동시에 수학이나 과학에 등을 진다. 누군가는 재미있어 보이지만 너무 어렵다고 말하고, 또 누군가는 써먹지도 못하는 것을 왜 알아야 하냐고 묻는다. 그래서 준비했다. 재미있어 보이기는 하는데, 써먹지 못했던 ‘과학’을 일상의 영역으로! 나의 오늘이자 내일인 ‘일상’과 우주 정거장에서나 쓸모 있을 법한 ‘과학’이 공존할 수 있는 단어였던가? 사실 우리는 우리도 모르는 사이에 과학의 세계에서 살아가고 있다. 나도 몰랐던 ‘나의 과학적인 일상’을 하루 한 권 시리즈를 통해 들여다보자. 새로운 세계가 펼쳐질지도 모른다. 또한, 과학을 이해하기 위한 언어인 ‘수학’까지도 일상의 영역으로 가지고 와 단순한 언어로 아주 쉽게 배울 수 있도록 차례를 구성했다. 몰라도 살아가는 데 아무 문제 없지만, 배우면 훨씬 더 교양 있는 ‘일상 과학’의 영역을 탐험하자! 언제 어디서나 가볍게, 한 손에 들어오는 ‘작은 노력’으로 커다란 지식의 즐거움을 누릴 수 있을 것이다. 에너지는 그 형태가 다양하다. 이를테면 증기는 배나 기관차를 움직이는 일을 하고, 그때 증기는 열에너지로 만든다. 전기도 증기를 만들 수 있으니 전기와 빛 이외에도 수많은 것들이 에너지로 작용한다. 에너지가 일어나기까지의 과정은 또 어떠한가. 분자, 물질, 화학 반응, 즉 열과 일은 우리를 둘러싸고 있음에 틀림 없다. 단순히 ‘현상’으로 뭉뚱그리기 너무도 섬세한, 거대한 세계인 것이다. 『하루 한 권, 화학 열역학』을 읽다 보면 우리가 그간 배워 왔던 화학은 원자와 분자에 초점이 맞춰져 있었다는 것을 알 수 있다. 기실 화학은 그 탄생만큼이나 더 멀리 뻗어나간 개념이다. 물질 자체와 물질의 변화를 다루는 초점을 벗어나 엔트로피, 열역학이라는 무수한 에너지와 그 변수에 대해 물리, 수학적으로 분석하고 해석하며 본질을 따지는 학문에 입성해 보자.

들어가며 제1장 에너지란 무엇일까? 1-1 에너지란 무엇일까? 1-2 양자화란 무엇일까? 1-3 원자의 전자 에너지 1-4 분자의 결합 에너지 1-5 반응과 에너지 1-6 에너지와 엔탈피 1-7 무질서함과 엔트로피 1-8 반응 방향과 자유 에너지 제1장 연습 문제 제2장 양자론과 에너지 2-1 물질을 이루는 것 2-2 원자의 구조와 크기 2-3 하이젠베르크의 불확정성 원리 2-4 에너지와 전자구름 2-5 에너지의 양자화 2-6 양자화와 양자수 2-7 광자와 그 에너지 제2장 연습 문제 제3장 원자의 에너지 3-1 원자와 원자핵 3-2 동위 원소와 그 변화 3-3 원자핵의 에너지 3-4 전자껍질과 에너지 3-5 에너지 표현 3-6 전자 배치와 전자 에너지 3-7 이온화 에너지와 전자 친화도 3-8 원자와 빛에너지 3-9 전자 에너지와 스펙트럼 3-10 우주의 범위 제3장 연습 문제 제4장 분자의 에너지 4-1 물질을 반영하는 분자 4-2 결합의 종류 4-3 이온 결합과 금속 결합의 에너지 4-4 원자 진동과 전도도 4-5 공유 결합 에너지 4-6 결합성 궤도와 반결합성 궤도 4-7 궤도 에너지와 결합 에너지 4-8 헬륨 분자의 결합 에너지 4-9 분자종 에너지 4-10 들뜬상태의 에너지 4-11 분자 간 힘의 에너지 4-12 결합에 의한 에너지 차이 제4장 연습 문제 제5장 반응 에너지 5-1 화학 반응과 에너지 5-2 내부 에너지 5-3 내부 에너지와 위치 에너지 5-4 진동 에너지와 회전 에너지 5-5 반응 에너지와 내부 에너지 5-6 용해와 용매화 에너지 5-7 용해 에너지 5-8 에너지로 방출되는 것 5-9 발광과 색깔 5-10 빛 흡수와 발광 5-11 빛 흡수와 색깔 제5장 연습 문제 제6장 반응 속도와 촉매, 에너지 6-1 화학 반응 속도 6-2 활성화 에너지 6-3 활성화 에너지와 촉매 반응 6-4 촉매 반응의 원리 6-5 반응 속도식 6-6 속도 상수의 의미 6-7 다단계 반응과 중간체 6-8 가역 반응과 비가역 반응 6-9 가역 반응과 평형 반응 제6장 연습 문제 제7장 에너지와 엔탈피 7-1 반응계와 외부 7-2 열역학 제1법칙 7-3 기체 분자의 비행 속도 7-4 기체 분자의 운동 에너지 7-5 여러 가지 변화 7-6 등압 변화와 등적 변화 7-7 엔탈피 7-8 몰 열용량 7-9 열화학 방정식 7-10 상태량과 헤스의 법칙 7-11 헤스의 법칙 응용 제7장 연습 문제 제8장 엔트로피 8-1 질서 정연한 상태와 무질서한 상태 8-2 무질서함과 엔트로피 8-3 열역학 제2·제3법칙 8-4 변화와 엔트로피 변화 8-5 엔트로피와 분자 구조 8-6 엔트로피와 에너지 8-7 엔트로피와 열 8-8 부피·온도 변화와 엔트로피 제8장 연습 문제 제9장 기브스 에너지 9-1 반응 방향을 결정하는 것 9-2 자유 에너지의 정의 9-3 반응 방향과 기브스 에너지 9-4 기브스 에너지와 평형 9-5 평형 상태와 정상 상태 9-6 르샤틀리에 법칙 ― 농도 변화 9-7 르샤틀리에 법칙 ― 전압·온도 변화 제9장 연습 문제 제10장 상태 변화 에너지 10-1 고체·액체·기체 10-2 상태 변화 10-3 상태 변화와 기브스 에너지 10-4 상태도 10-5 초임계 상태 10-6 증기압 10-7 용액의 증기압 내림 10-8 몰 어는점 내림과 몰 끓는점 오름 10-9 열과 환경 10-10 에너지와 환경 제10장 연습 문제 정답 제1장 ~ 제4장 제5장 ~ 제7장 제8장 ~ 제10장 참고 도서