위키원
기초화학
기초화학은 일반화학이라 할 수 있다. 기초화학이란 학문은 없으며 화학 I, II 로 이해할 수 있다. 이러한 화학들의 특징은 여러 분야의 핵핵심적인 내용들을 몇 개 씩만 골라서 설명한다.
개요
대학 1학년 대상의 화학 기초강좌이다. 물리화학, 유기화학, 무기화학, 분석화학 등 폭넓은 화학의 지식을 넓고 얕게 배운다. 일반 물리와는 다르게 누가 강의하는지, 어느 교재를 보는지에 따라 배우는 내용과 순서가 상당히 달라진다. 물리의 경우 학습의 테크트리가 어느 정도 정형화되어 있으나, 화학은 그렇지 않기 때문이다. 자세한 내용은 교재 문단 참조.
일반적으로 두 학기에 걸쳐서 두꺼운 책 한 권을 배우게 되며 보너스로 일반화학실험을 강제로 듣게 하는 학교도 있다. 광운대학교, 건국대학교, 경희대학교, 동국대학교, 서울시립대학교, 세종대학교, 연세대학교, 충북대학교, 한양대학교, 영남대학교, 서울과학기술대학교, 한국외국어대학교 등에선 일반 시리즈는 아예 이론과 실험이 한 과목으로 묶여 있다.(그리고 이럴 때 일반물리 역시 시리즈로 묶인다.)
말 그대로 일반화학이라 모든 화학 분야를 조금씩 맛보게 된다. 따라서 배우는 내용의 범위가 상당히 넓다. 고등학교 화학1,2의 연장선상에 있기 때문에 고등학교 때 화학Ⅱ를 제대로 공부해 두었다면 상당히 도움이 된다. 특히 화학을 좋아하는 일부 과학고를 준비하는 중학생이나 고등학교 이과 학생들의 경우 일반화학을 선행학습하는 경우도 많다.
당연히 수강생 수도 매우 많으며 웬만한 학교에서는 한 학기에 수백 명은 가뿐히 넘는다. 자신의 전공이 화학과는 별로 관련이 없다고 해서 방심하면 안 된다. 이공계라면 전공이 뭐든 얄짤없이 일반화학(+일반물리학, 미적분학)을 무조건 듣도록 요구하는 경우가 많기 때문.
워낙 많은 학생이 듣다보니 다 똑같은 일반화학 수강생이라도 배경 지식이나 기대하는 수업의 수준은 개인에 따라, 그리고 자신의 전공에 따라 매우 다를 수밖에 없다. 따라서 화학 전공자들이나 기타 심화 학습을 원하는 학생들을 위해 고급반, 혹은 그와 반대로 세부 내용보다는 기본 개념에 중점을 두고 훑듯이 가르치는 개론반을 따로 개설하는 경우도 있다. 혹은 '나는 이미 고등학교 때 일반화학을 지겹게 공부해서 여기서 또 듣느라 시간 낭비할 필요 없다'고 주장하는 학생들을 위해 일반화학 시험을 쳐서 합격점 이상을 받으면 일반화학 수업을 면제해주는 제도를 시행하는 대학도 있다. 포항공과대학교, KAIST, 성균관대학교, 서강대학교에서 시행 중이다.
과학고의 경우 고급화학을 배우는 곳도 있고 AP과정으로 일반화학을 미리 듣는 곳도 있다. 고급화학 구성도 일반화학과 거의 비슷하다. 영재학교의 경우에는 고급화학이 개설 되는 경우도 있고 아닌 경우도 있지만 AP 일반화학은 거의 항상 열리는 편이고 많은 학생들이 수강한다.
배우는 것들
제대로 된 교재의 경우 현대에는 미시 세계로부터 거시 세계로, 물질에 대해 먼저 배우고 그 뒤에 반응을 배우는 구성으로 되어 있다. 화학에 필요한 양자역학과 원자 구조, 분자와 결합, 상(phase) 순서대로 크기 순서대로 물질을 배운 뒤, 화학 반응의 중요한 두 유형인 산염기 및 산화환원 반응에 대해 배우고, 핵반응과 전이금속 화학을 약간 다룬 뒤 유기화학을 마지막에 간단하게 넣는 것이 전형적인 일반화학 교재의 구성이다. 그러나 줌달 일반화학과 같은 책은 이런 이해를 위한 순서를 전혀 배려하지 않고 순서가 거의 분배가 안 되어 있다.
대부분의 내용이 고등학교 화학1 및 화학2의 연장선이며 각 책마다 전체적으로 다루는 내용은 대게 비슷하나 내용의 배열에는 상당한 차이가 있다. 유기화학에서 마지막에 꼭 생화학 단원을 삽입하는 것처럼 일반화학에서는 높은 확률로 마지막에 유기화학 단원을 첨부한다. 물론 이걸 무시하고 종강하는 교수들도 많다. 어차피 유기화학 가면 처음부터 다시 배워야 하고, 유기화학의 전반적인 내용을 고작 챕터 한둘에 끼워넣으면 단순 암기과목 이상의 의미를 갖지 못한다.
개인마다 어렵게 느끼는 부분은 모두 다르지만, 일반적으로 일반화학에서 학생들이 어렵게 느끼는 챕터를 꼽으라면 다음과 같다.
- 산염기와 평형을 비롯한 분석화학 부분: 이게 개념 자체가 어렵지는 않은데 제대로 이해하기 위해서는 엄청나게 많은 연습 문제를 풀어 봐야 한다. 그렇지 않으면 자신은 다 이해했다고 생각했지만 실제로는 하나도 아는 게 없다는 사실을 깨닫게 될 것이다. 화학 I의 더러운 산염기와 처절한 사투를 벌이면서 1, 2등급을 다투던 경험이 있는 소수의 사람들에겐 굉장히 익숙하고, 고등학생들을 대상으로 한 경시대회나 한국화학올림피아드, 국제화학올림피아드에서도 절대로 빠지지 않고 나오는 분야이기 때문에 고등학교 때 경시를 준비했던 학생들은 이 산염기와 평형 분야를 아는 경우가 많다. 그리고 계산 문제가 유난히 많아 수학적인 사고 능력도 필요하다.
- 열역학: 말 그대로 잠시 물리화학의 범위로 넘어가 열역학을 배우는 단원. 깊게 들어가는 정도는 책에 따라 차이가 심하다(위에 설명한 옥스토비에 걸리면 자연 로그와 적분이 들어간 수식과 내내 씨름해야 한다). 고등학교 때 물리Ⅱ의 열역학을 열심히 공부한 학생이라면 그나마 쉬울 수도 있는데, 열역학 제1법칙의 경우 물리에서 쓰는 수식과 부호가 다른 경우도 있어 주의가 필요하다.(주로 부피가 팽창할 때의 일을 +로 정의하느냐 -로 정의하느냐의 차이에서 온다.) 산염기만큼은 아니지만 계산 문제도 많으며 특히 부호 가지고 사람 헷갈리게 만드는 문제가 많다. 그리고 보통 일반화학 레벨에서는 별로 볼 일이 없지만 출제자가 마음만 먹으면 문제를 엄청나게 복잡하게 꼬아서 낼 수 있는 토픽이다. 그 난이도가 산염기 평형 문제와는 상대도 안 될 정도.
- 분자 구조와 오비탈: 이 토픽은 개인차가 좀 심한데 굉장히 이해가 빠른 사람도 있고 전혀 반대인 경우도 있다. 따라서 싫어하는 사람은 정말로 싫어한다. 뭔가 계산하는 문제가 많은 일반화학답게 파장, 주파수 등을 계산하는 문제들로 시작하여이건 물리 아닌가 처음 보는 단어들과 개념들이 수두룩하게 나오기 때문에 암기도 필요하다. 보통 전공자들을 위한 물리화학 수업에서나 조금 더 깊게 다루게 되고 일반화학에서는 화학Ⅱ 수준으로 맛보기하는 데 그친다. 하지만 마찬가지로 옥스토비 걸리면(...) 혹은 담당 교수가 물리화학을 좋아한다 심한 경우 너무 몰입한 나머지 1학년 애들 앞에서 편미분 기호가 들어간 수식으로 칠판을 도배하는 교수도 있다. 그렇기 때문에 저 둘의 교집합이 걸리면 그 수업은 그냥 포기하자.
- 유기화합물과 유기 반응: 일반화학에서 가장 외울 내용이 많은 단원이라 일컬어진다. 기존 2009 개정 교육과정의 화학I에 나온 탄화수소 수준을 넘어 치환기(functional group)에 대한 명명법을 자세히 배우고, 기본적인 숫자 배열(numbering)과 함께 대표적인 유기 반응을 간단히 배운다. 일반화학 수준에서는 유기 반응의 매커니즘까지 다루는 경우가 드문 편인데, 이로 인해 교과서에 소개된 유기 반응을 닥치고 모두 외워야 한다. 가뜩이나 명명법에서도 외울게 많은데 유기반응의 경우 어느 유기분자에 어느 시약을 쓰면 어떤 반응이 일어나는지를 파악 후 생성물을 예측해야 한다. 한 마디로 말해, 교과서에 나온 내용과 예제, 연습문제를 정말 모조리 다 외워버려야 한다. 그나마 위 세 파트와 달리 이 부분은 진도 안 나갈 수도 있다.
교재
화학 자체가 세부 분야가 확실히 정의되지 않았기 때문에 일반물리학과와는 달리 책마다 내용 구성과 순서가 조금씩 다르다. 하지만 특정 분야를 매우 깊이 있게 다루는 일부 교재를 제외하고는 대동소이하다.
Zumdahl (줌달)
국내에서 가장 많은 사람들이 보는 교재이다. 일년 내내 계산기를 벗삼아 분석화학만 건드리고 물리나 양자는 사이사이에 쉬어가는 코너처럼 들어가 있다.
전공자가 아니라도 화학2 수준의 선행학습만 되어 있다면 대부분의 챕터를 큰 어려움 없이 배울 수는 있다. 일단 옥스토비보다는 쉬우니까... 때문에 고등학생들의 선행학습용으로도 자주 쓰인다. 그리고 중등 화학올림피아드 하는 사람들이 이것을 많이 본다.
하지만 '배우는 내용' 문단에서 알 수 있듯이, 챕터 순서가 체계적이지 않고 뒤죽박죽인 느낌이 있다.
고려대학교, 성균관대학교, 홍익대학교, 국민대학교 공학대학, 단국대학교, 전북대학교, 부산대학교 등의 대학과 부산일과학고등학교, 광주과학고등학교, 경기과학고등학교, 경기북과학고등학교, 전북과학고등학교,충북과학고등학교, 용인한국외국어대학교부설고등학교 등의 고등학교에서 쓰인다. 경북대학교가 오랫동안 줌달을 써서 간혹 부교재로 줌달을 찍어주는 교수들이 있다.
Brown (브라운)
국내에서 줌달 다음으로 많이 보는 책이다. 구성이나 난이도도 줌달과 비슷하다. 유튜브에 이 교재 번역본의 무료 강의가 있다.
미국 고등학교의 AP 화학 과정에서 애용되어 많은 학생들의 이를 갈리게 하는 주범...
챕터마다 연습문제가 매우 많지만 모든 예시문제마다 차근차근 설명이 되어 있으니 이해를 하기가 수월하다고 평할 수 있다. 줌달이 7판과 8판 사이에 한국어판 출판사가 변경되면서 줌달 쓰던 학교가 브라운으로 바꾸는 경우가 있었다.
현재 GIST, 건국대학교, 고려대학교, 국민대학교, 서강대학교, 연세대학교, 충북대학교, 경상국립대학교, 경북대학교, 광주과학고등학교, 가천대학교가 사용 중.
Oxtoby (옥스토비)
브라운 다음으로 많이 보는 교재인데, 베스트셀러 교재 중에 난이도가 가장 높다. 물리화학 중 양자화학 분야를 다른 교재들에 비해 매우 깊이 다루기 때문이다.[15] 초장에 책 이름부터가 Principles of Modern Chemistry다. 위에서 말한 고급반에서 교재로 채택하기도 한다. 화학 전공자가 아닌 이상 손대기가 좀 꺼려지는 책이다. 이런 류의 교과서를 쓰는 강의에 걸리면 일년 내내 물리화학 쪽만 건드리다가 끝난다.
난이도는 높지만 꼼꼼히 정독해 보면 내용 구성과 논리 전개 흐름이 정말 뛰어나다는 것을 느낄 수 있다. 챕터 순서부터 '배우는 내용' 문단의 내용 순서와 비슷하게 짜여 있으며, 전체적인 그림을 볼 수 있도록 챕터들을 유닛으로 묶어 놨다. 다른 교재에서 대충 넘어가서 잘 이해가 되지 않거나 찝찝하게 느낀 부분들을 확실히 짚어줄 때가 많다. 다른 책으로 강의를 듣는데 교수님이 갑자기 책에 없는 내용을 설명하신다면 여기 있는 내용들이다. 또한 쉽게 설명하기 위해 일부러 논리를 왜곡하는 부분이 거의 없는데, 이 책이 어려운데도 꾸역꾸역 읽는 사람들 중에는 이것 때문에 그러는 사람이 많다.
2014년 기준 KAIST, 포항공과대학교, 고려대학교, DGIST, UNIST, 한국과학영재학교, 인천과학고등학교, 세종과학고등학교, 대구과학고등학교, 강원과학고등학교, 광주과학고등학교, 세종과학예술영재학교, 인천과학예술영재학교, 하나고등학교, 제주과학고등학교, 울산과학고등학교, 전남과학고등학교, 민족사관고등학교 등 다양한 대학교, 고등학교에서 교재로 사용 중이다.
기타
- 시스카(원서 제목: 'University Chemistry')
- 내용은 참 좋은데, 진짜 좋은데... 연습문제의 난이도가 안드로메다(...)로 가버려서 애들 고생시킨다. KAIST와 포항공과대학교에서 사용했었다. 카이스트, 포스텍 학생들조차 어렵다고 학을 뗼 정도면 어느 정도인지 대충 감이 올 것이다. 단종되었는지 수입이 안되는건지 한국에서는 구하기가 어렵다.
- 앳킨스(원서 제목: 'Chemical Principles')
- 이 책 또한 가끔 쓰이는데 옥스토비에 준하는 난이도를 자랑하고 있다. 옥스토비나 줌달에 비해서는 단원별로 난이도가 고른 편이나 오비탈 단원에서는 상당히 뜬금없이 파동함수(!)들이 등장해 학생들을 멘붕시킨다고 한다. KAIST, UNIST가 이 책을 2013년까지 사용했었다가 14학번은 더 빡치는 옥스토비 7판으로 바꿔버렸다. 서울대학교의 경우 통년 강좌에서는 어렵다고 악명이 자자한 옥스토비를 앳킨스로 바꿨지만 그게 그거라는 평을 듣고 있다. 또한 단학기 강좌[24]의 경우 내용이 가벼운 마스터톤 7판 교재를 주로 쓰는 편이나, 교수가 교재를 고르기 때문에 어떤 교수에게 걸리느냐에 따라 교재가 달라진다. 실제로 2014년에는 옥스토비를, 2015~16년에는 앳킨스를 사용한 바 있다. 2019년 현재는 단학기, 통년 모두 앳킨스를 사용 중이다. 다만 분자오비탈 등의 경우 옥스토비에 비해 확실히 쉬운 부분만 설명하고 있으며, 실제로 양자역학의 수학은 거의 다루지 않고 particle in a box 문제만 간단하게 풀어본다. 지나치게 겁 먹을 필요 없다. 대전과학고, 광주과학고, 연세대학교 의예과 및 한국교원대학교 화학교육과에서도 사용하고 있다. MIT에서도 1학년 화학개론 강의 시간에 이 교재를 사용한다. 이 책의 저자인 피터 앳킨스 또한 아래의 McMurry 일반화학의 경우처럼, 널리 쓰이는 물리화학 책인 Atkins' Physical Chemistry의 저자로 유명하다.
- 레이먼드 창(원서 제목: 'Chemistry')
- 이 책은 앞서 나온 책들보다는 비교적 수월하게 공부할 수 있다. MDEET등의 시험을 준비하기에는 내용이 부족하다. 경희대학교, 국민대학교 자연과학대학, 부산대학교, 성균관대학교, 아주대학교, 인제대학교 의예과, 전남대학교, 중앙대학교, 한국공학대학교, 한양대학교, 동아대학교 학생들의 일반화학 강의에서 사용되고 있다. 위의 교재들은 양자화학, 전기화학 등 일반화학스럽지 않은 파트들이 많지만 레이먼드 창은 그나마 고등학교 화학하고 비슷한 느낌이라 특히 수능 화학1, 화학2를 하고 입학한 사람들은 수월하게 학점 따가기 딱인 교재다.
- 실버버그(원서 제목: 'Chemistry: The Molecular Nature of Matter and Change')
- 미국에서 많이 사용되는 책이다. 여러모로 그나마 균형잡혀 있는 책으로 평가 받는 듯하다. 맥-그로우 힐 교과서의 경우 대학별로 전용 교과서를 출판해주는 경우가 많아 교과서별로 격차가 있으나, 대체로 경우 전반부는 물리화학과 양자역학과 연관된 내용이 튀어나와 학생들을 맨붕시키곤 한다. 오히려 뒷부분으로 가면 훨씬 쉬워진다. 따라서 이 교과서를 쓰는 대학에선 일반화학 I이 II보다 어렵다. 보통 주립대학에서 많이 쓰는 교과서이며, 다양한 일반화학 수강자의 필요를 총족 시켜준다는 것이 큰 특징. 공학이든, 순수화학이든, 생물학이든 다 그럭저럭 만족할 만한 교과서...이긴 한데, 이 책도 교수의 강의 능력과 스타일에 따라서 난이도가 하늘과 땅 차이인 것은 마찬가지. 현재 단국대학교, 인하대학교에서 사용되고 있다.
- 마스터톤(원서 제목: 'Chemistry Principles and Reactions')
- 여타 다른 일반화학 책보다 상대적으로 얇으며(약 700쪽 정도; 보통 1000쪽 넘어간다) 내용도 보다 쉽게 구성되어 있다. 그러나 연습문제 중 뒤쪽의 심화문제는 역시 계산기를 벗삼아야 한다. 현재 한국과학영재학교에서 일반화학의 선수과목인 1학년 화학 필수과목(즉, 고등학교 과정) 교재로 사용 중이다.
- McMurry(원서 제목: 'Chemistry')
- 이 책은 원자-우선 접근법(atoms first approach)를 사용한다. 총 23장으로 구성 되어있고, 뒤에 있는 부록에는 수학연산, 25℃에서의 열역학적 성질, 25℃에서의 평형 상수, 25℃에서 표준 환원 전위, 물의 성질이 있다(이 책은 뒷 부분에 답지가 붙어 있는 형태이다.). 이 책은 열화학, 열역학, 전기화학, 배위화학, 핵화학, 유기화학, 생화학, 등이 모두 설명이 되어 있다. 보통 한 단원당 100~150문제 정도 있다. 특이하게도 이 책의 구성이 다른 일반화학 교재들과 다른데 엔탈피와 기체가 앞에 구성되어있는 전형적인 순서를 따르지 않고 원자의 오비탈 모양, 공유결합, 분자 구조 형태 파트가 앞부분에 있고 엔탈피와 기체는 그 다음 순서에 실려있다. 여기에 있는 McMurry는 John E. McMurry로 유기화학의 그 McMurry가 맞다. 현재 광운대학교, 동국대학교, 서울시립대학교, 숭실대학교, 한양대학교, 하나고등학교, 한국항공대학교, 인천대학교에서 사용 중.
참고자료
- 〈일반화학〉, 《나무위키》
- 당불귀, 〈기초 제 1강: 화학 입문을 위한 기초 지식〉, 《네이버 블로그》, 2015-06-20
같이 보기
