일반화학

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1 개요

대학교 1학년 대상의 화학 기초강좌. 일반화에 대한 학문이 아니다. 고급 스킬인 유기화학, 물리화학 등을 찍기 위해서 반드시 찍어야 하는 스킬이다. 일반적으로 두 학기에 걸쳐서 두꺼운 책 한권을 배우게 되며 보너스로 일반화학실험을 강제로 듣게 하는 학교도 있다. 건국대학교와 경희대학교에선 일반 시리즈는 아예 이론과 실험이 한 과목으로 묶여 있다. 전남대학교 같은 경우는 학교에서 자체적으로 출판한 책으로 수업하며 1학점 주제에 2시간 연속수업에 숙제도 많다. 근데 안들으면 졸업 못 한다.안습 좀 특이한 케이스인 포항공과대학교에서는 다른 학교 두 학기 할 내용을 한 학기에 묶어서 4학점(...) 한 과목으로 퉁치면서 동시에 일반화학실험 역시 2학점짜리 필수과목이다. 한 학기에 화학만 6학점(...)

말 그대로 일반화학이라 모든 화학 분야를 조금씩 맛보기하게 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 과학고 학생들의 경우 일반화학을 선행학습하는 경우도 많다. 어차피 AP가면 다 배우게 됩니다. 유기화학과 같은 상위 레벨의 화학과는 달리 일반화학을 다 떼는 것으로는 괴수 취급까지 받지는 않는 듯. 그런데 중학생이 등장한다면 어떨까? 중! 학! 생!

당연히 수강생 수도 매우 많으며 웬만한 학교에서는 한 학기에 수백명은 가뿐히 넘는다. 자신의 전공이 화학과는 별로 관련이 없다고 해서 방심하면 안 된다. 이공계라면 전공이 뭐든 얄짤없이 일반화학(+일반물리)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 없음 ^^이라고 주장하는 천재 학생들을 위해 일반화학 시험을 쳐서 합격점 이상을 받으면 일반화학 수업을 면제해주는 제도를 시행하는 대학도 있다. 서울대학교, 포항공과대학교, 카이스트, 성균관대학교, 서강대학교에서 시행중이다.

2 내용

2.1 교재

화학 자체가 세부 분야가 확실히 정의되지 않았기 때문에 일반물리의 그것관 달리 책마다 내용의 구조가 달라지는데, 어떤 사람이 가르치느냐에 좌우되는 것도 있지만, 어떤 책으로 배우느냐에 따라서 매우 크게 달라진다.

옥스토비의 경우 정말 악명이 높은데, 죽어라고 물리화학과 양자역학으로 떡칠되어있다. 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 물리화학이랑 양자역학쪽만 건드리다가 끝난다. 사실 물리화학을 선호하지 않는 교수님들은 이 파트가 학부 1학년의 수준을 넘는다면서 간단히 배우고 넘어가는 경우도 있다. 사실, 옥스토비도 처음부터 그렇진 않았다. 5판의 경우엔 분명히 그렇지 않았었는데... 너무 모던하지 않다고 생각했나보다. 2014년 현재 KAIST, 포항공과대학교, 고려대학교, UNIST, 대구과학고등학교에서 교재로 사용 중이다.

줌달 같은 책은 일년 내내 계산기를 벗삼아(...) 분석화학이나 전기화학만 건드리고 물리나 양자는 사이사이에 쉬어가는 코너처럼 들어가 있다. 대신 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. 중딩들이 벌써 일반화학을 ㄷㄷ 성균관대학교, 홍익대학교, 전북대학교 등의 대학에서 쓰인다. 경북대학교가 오랫동안 줌달을 써서, 간혹 부교재로 줌달을 찍어주는 교수들이 있다.

시스카처럼 내용은 참 좋은데, 진짜 좋은데 연습문제의 난이도가 안드로메다로 가 버려서(...) 애들 고생시키는 경우도 있다. KAIST와 포항공과대학교에서 사용했었다.

앳킨스의 책 또한 가끔 쓰이는데 옥스토비에 준하는 난이도를 자랑하고 있다. 옥스토비나 줌달에 비해서는 단원별로 난이도가 고른편이나 오비탈 단원에서는 상당히 뜬금없이 파동함수(!)들이 등장해 학생들을 멘붕시킨다고 한다. KAIST, UNIST가 이 책을 2013년까지 사용했었다가 14학번은 더 빡치는 옥스토비 7판으로 바꿔버렸다.(...) 14학번 지못미 근데뭐 앳킨스나 옥스토비나 도찐개찐 서울대학교의 경우 통년 강좌에서는 어렵다고 악명이 자자한 옥스토비를 앳킨스로 바꿨지만 그게 그거다라는 평을 듣고 있다. 또한 단학기 강좌의 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. 우리모두 다같이 양자와 물리의 세계로! 신난다! 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.

브라운 책도 있다. 구성이나 난이도는 줌달책과 비슷하다. 줌달이 7판과 8판 사이에 한국어판 출판사가 변경되면서 줌달 쓰던 학교가 브라운으로 바꾸는 경우가 있었다. 현재 연세대학교, 건국대학교, 경북대학교, 충북대학교가 사용중.

레이먼드 창 책도 있다. 이 책은 앞서 나온 책들보다는 비교적 수월하게 공부할 수 있다. 다만 약간 낮은 난이도 덕에 과학에 관심이 늦게 튼 일반고 학생들이혹은 수능,내신 안되서 부랴부랴 과학논술 준비한다든가 공부하기에는 나름 편하고 이것 다음에 조금 더 난이도 있는 화학 교재를 공부할 수 있는 발판이 될 수 있다. MEET나 PEET를 준비하기에는 내용이 부족하다. 부산대학교(16학번 기준) 자연과학대학, 중앙대학교(16학번 기준) 생명자원공학부 학생들의 일반화학 강의에서 사용되고 있다.

실버버그 책도 있는데 이건 미국에서 많이 사용되는 책이다. 여러모로 그나마 균형잡혀 있는 책으로 평가 받는 듯 하다. 난이도는 당연히 위에 언급된 책에 비하면 매우 쉬운편이다. 참고로, 이 책은 메가스터디나 비타에듀등의 인강 사이트에서 제공하는 일반화학 인강 내용과 딱 맞아 떨어진다는 특징이 있다. 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 압도적으로 어렵다.(...) 보통 주립대학들에서 자주 발견할 수 있는 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.

마스터톤의 경우 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(...).

McMurry 책도 있다. 이 책은 다른 책들과 다른 점이 있는데 0장이 존제 한다는 것이다. 0장의 제목은 화학적 도구:실험과 측정이라는 단원이다. 이 단원에서 과학에서 자주 사용하는 단위들과 pico, nano, micro, milli, 등과 같은 그리스어 접두사 몇개가 나온다. 이책은 원자-우선 접근법(atoms first approach)를 사용한다. 0장부터 23장 까지 총 24장으로 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.). 이책은 열화학, 열역학, 전기화학, 배위화학, 핵화학, 유기화학, 생화학, 등이 모두 설명이 되어 있다. 보통 한 단원 당 100~150문제 정도 있다. 이 책은 지금까지 2판 까지 밖에 않나온 비교적 새로운 교제이다. 여기에 있는 McMurry는 John E. McMurry로 유기화학 교제를 만드시기로 알려진 분이 맞다.

다른 주옥같은 일반화학 교재들은 추가바람.

2.2 배우는 것들

줌달의 일반화학 9판 기준으로 목차는 다음과 같다.

제1장 화학의 기초

제2장 원자, 분자와 이온

제3장 화학량론

제4장 화학 반응의 종류와 용액의 화학량론

제5장 기체

제6장 열화학

제7장 원자 구조와 주기성

제8장 결합 : 일반 개념

제9장 공유 결합 : 궤도함수

제10장 액체와 고체

제11장 용액의 특성

제12장 화학 반응 속도론

제13장 화학 평형

제14장 산과 염기

제15장 산-염기 평형

제16장 용해도와 착이론 평형

제17장 자발성, 엔트로피 및 자유 에너지

제18장 전기화학

제19장 핵 : 화학자의 관점

제20장 주족 원소

제21장 전이 금속과 배위 화학

제22장 유기 및 생물학적 분자

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 하니까. 그나마 내용도 간단한 작용기와 명명법 같은 기본적인 내용만 배운다. 갈수록 일반화학에서 유기화학이 차지하는 부분이 줄어드는 추세.

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 올림피아드에서도 절대로 빠지지 않고 나오는 분야이기 때문에 고등학교 때 경시를 준비했던 학생들은 이 산염기와 평형 분야에 빠삭한 경우가 많다. 그리고 계산 문제가 유난히 많아 수학적인 사고 능력도 필요하다. 즉, 공학용 계산기와 친해져야만 한다. 문제를 꼬아서 어렵게 내기도 좋은 토픽.

• 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 제 1법칙의 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 시작하여 처음 보는 단어들과 개념들이 수두룩하게 나오기 때문에 암기도 필요하다. 보통 전공자들을 위한 물리화학 수업에서나 조금 더 깊게 다루게 되고 일반화학에서는 화학Ⅱ 수준으로 맛보기하는데 그친다. 하지만 마찬가지로 옥스토비 걸리면(...) 혹은 담당 교수가 물리화학 오타쿠라면 심한 경우 너무 몰입한 나머지 1학년 애들 앞에서 편미분 기호가 들어간 수식으로 칠판을 도배하는 교수도 있다. 진짜다(...) 저 둘의 교집합 걸리면 그 수업은 그냥 포기하면 편하다. 뭐 물론 올림피아드 치고 들어온 굇수들은 잘만 넘어간다 카지만

3 문과생의 수강

서울대학교에는 특이하게도 인문계 학생만 수강할 수 있는 일반화학 강의가 있었다. 이름하여 '인문사회계를 위한 화학(약어로는 인사화)'.

서울대에서는 2000년대 들어서 문과 학생들에게 과학적 소양을 키워준다는 거창한 목표 아래 문과생들을 상대로 이과 1학년 필수교양을 가르치는 과목들을 개설해 왔다. '인문사회계를 위한 수학1(일변수함수 미분법)', '인문사회계를 위한 수학2(선형대수학과 다변수함수 미분법)', '인문사회계를 위한 물리학(일반물리학)', '인문사회계를 위한 화학(일반화학)', '인문사회계를 위한 생물학(일반생물학)'이 여기에 해당한다. 그리고 이과 소속 학생들은 수강신청 자체부터 원천 봉쇄된다. 저 중에서 '인문사회계를 위한 수학'같은 경우는 인문사회계 학문에서도 경제/경영 등에서는 수학을 많이 쓰니 많이 듣지만, 나머지는 반응이 영 좋지 않다.

특히 인사화는 지나치게 어렵다는 이유로 수강생들의 강한 항의를 받아 왔다. 강의평가 사이트에 가면 별점이 10점 만점 중 2점대로 주어져 있고, 수강평은 온갖 하소연과 읍소로 도배되어 있다. 개중에는 '차라리 이공계를 위한 화학으로 이름을 바꿔주세요' 같은 풍자도 있다. 그럴 법도 한게, 문과 상대로 하는 단학기 짜리면서, 정작 가르치는 내용은 이과에서 두 학기에 나눠 가르치는 옥스토비를 오히려 아득히 뛰어넘는 수준(...) 문과생들을 상대로 기말고사 범위 내내 물리화학과 양자화학을 강요하는 안습한 강의이다. 뭐 하는 지거리야 심지어 진도 나가는 속도도 폭풍이면서 수준까지 깊게 나가다보니, 아는 이과 친구들에게 도움을 받고 싶어도 못 받는 사태까지 벌어젔다! 이건 미친 짓이야 나는 여기서 나가야겠어 다른 인사 시리즈들에서도 비슷한 문제가 제기되었으나 인사화의 밸붕이 워낙 독보적이라 묻혀버렸다..오히려 이런 악평에 호기심과 도전정신이 샘솟아, 졸업 전 저 강의만은 정복하고 가야겠다는 식으로 달겨드는 또라이 괴수들도 간간이 보인다. 하지만 너무 평이 안좋아 결국 2011년 2학기 이래로 2년 간 단 한 번도 개설되지 못해서 이들이 도전할 곳 자처가 없어져 버렸다. 만세 다른 인사 시리즈 강의들은 적어도 1년에 한 번은 개설되는데.. 안습. 화학부에서는 다시는 이 강의를 개설할 계획이 없다고 한다.

서울대처럼 문과 전용 일반물리/일반화학/일반생물학 강의가 없는 학교에서는 간혹 인문대생이 일반화학을 들으러 오는 경우도 있다. 그런데 굳이 서울대의 인문계 화학이 아니더라도 일반화학은 상당히 낚이는 학생들이 많다. 다른 1학년 핵심교양 수준에서는 물리학보다는 쉬울 것이라고 생각하여 달려들었다가 실제로는 공통과학을 훨씬 뛰어넘는 심오함과 방대함 때문에 지치는 것. 그래서 시험기간이 다가오면 "왜 '화학과 인간'처럼 만만해 보이는 과목이 아니라 일반화학을 신청했을까" 하고 진지하게 고민하는 문과생들이 생기곤 한다.

4 수험 과목으로서의 일반화학

• 공무원 시험 : 화공직,환경직,제한경쟁 일부 직렬 7,9급
• MEET, DEET, PEET : 객관식
• 변리사 1차 : 자연과학개론 40문제 중 10문제를 객관식으로 출제하고 있다.
• 국가기술자격증 : 위험물산업기사, 화학분석기사 - 객관식 20문제