청소년을 위한 교양 화학: 정량 분석

루미너리북스 교육출판 에디팅 팀 지음

루미너리북스 2025년 07월 05일 출간

작품소개

책소개

정량 분석은 물질의 정확한 양을 측정하여 우리 주변 세계를 이해하는 화학의 핵심 분야다. 아르키메데스가 왕관의 진위를 가려낸 고대부터 현대의 첨단 분석 장비까지, 인류는 끊임없이 더 정확하고 정밀한 측정 방법을 추구해왔다. 이 책은 중학생도 이해할 수 있는 쉬운 설명과 풍부한 사례로 대학 수준의 정량 분석 이론을 체계적으로 다룬다. 다트 게임으로 정확도와 정밀도를 설명하고, 시소 놀이로 화학 평형을 비유하며, 열쇠와 자물쇠로 착화합물을 설명하는 등 친숙한 소재를 통해 복잡한 개념들을 명확하게 전달한다.

측정과 오차, 통계적 데이터 처리, 화학 평형 이론은 모든 정량 분석의 기초를 이룬다. 책은 계통 오차와 우연 오차가 실험 결과에 미치는 영향을 분석하고, 유효 숫자와 불확실성 표현법을 통해 측정값의 신뢰성을 평가하는 방법을 제시한다. 평균과 표준편차, 정규분포, 신뢰구간 같은 통계 개념들이 실험 데이터 해석에서 어떻게 활용되는지 구체적으로 보여준다. 또한 산-염기 평형, 착화합물 평형, 산화환원 평형, 침전 평형 등 다양한 화학 평형 이론을 르 샤틀리에 원리와 함께 체계적으로 설명하여 정량 분석의 이론적 토대를 확실히 다진다.

현대 정량 분석은 분광학, 크로마토그래피, 전기화학 분석, 질량분석, 핵자기공명 등 다양한 기기 분석법을 활용한다. 책은 빛과 물질의 상호작용을 무지개 현상으로 설명하며 분광학의 원리를 소개하고, 크로마토그래피를 분자들의 마라톤에 비유하여 분리 과정을 명확히 한다. 러시아 식물학자 츠베트의 크로마토그래피 발견부터 요로슬라프 헤이로프스키의 폴라로그래피 개발까지, 각 분석법의 역사적 배경과 함께 작동 원리를 설명한다. 실제 응용 사례로는 혈중 알코올 농도 측정, 도핑 검사, 수질 검사, 의약품 순도 검사 등을 다루어 이론과 실무를 연결한다.

환경 보호, 생명과학, 소재 과학 분야에서 정량 분석의 역할은 계속 확대되고 있다. 대기 오염물질 모니터링, 미세먼지 성분 분석, 온실가스 농도 측정 같은 환경 분석부터 혈액 검사, 단백질 정량, DNA 농도 측정 같은 생체 분석까지 광범위한 응용 분야를 소개한다. 나노그램 수준의 극미량 분석 기술과 포렌식 분석의 법과학적 의미도 다룬다. 책의 마지막 부분에서는 나노 기술과의 융합, 휴대용 분석 장비 발전, 빅데이터와 인공지능 활용, 가상현실 기술 도입 등 미래 분석 기술의 전망을 제시하여 독자들이 분석 화학의 무한한 가능성을 엿볼 수 있게 한다.

목차

1. 정량 분석의 세계로 떠나는 여행
2. 측정의 정확도와 오차의 비밀
3. 통계로 읽는 실험 데이터의 진실
4. 화학 평형의 숨겨진 법칙들
5. 산과 염기의 춤추는 평형
6. 금속 이온과 리간드의 만남
7. 전자의 이동으로 보는 산화환원
8. 침전과 용해의 균형점 찾기
9. 빛으로 분자를 읽는 분광학
10. 분자들의 마라톤, 크로마토그래피
11. 전류와 전압으로 하는 화학 분석
12. 열로 물질의 변화 추적하기
13. 질량으로 분자의 정체 밝히기
14. 자기장 속 원자핵의 춤, NMR
15. 적정의 예술, 정확한 끝점 찾기
16. 시료 전처리의 숨은 기술들
17. 품질 관리와 분석의 신뢰성
18. 기기 분석의 원리와 활용
19. 환경 분석과 지구 보호
20. 생명체 속 화학 성분 분석
21. 금속과 합금의 조성 분석
22. 유기 화합물의 구조와 순도
23. 극미량 성분의 정밀 분석
24. 미래를 여는 분석 기술들

작가정보

저자(글) 루미너리북스 교육출판 에디팅 팀

루미너리북스 교육 출판 에디팅 팀은 전문 교육 콘텐츠 기획자와 편집자들로 구성되어, 학생들의 눈높이에 맞춘 양질의 교육 도서를 제작하는 데 전념하고 있다. 각 분야별 전문가들과의 긴밀한 협업을 통해 정확하고 이해하기 쉬운 교육 콘텐츠를 개발하며, 특히 고등학생을 위한 대학 과목 선행학습 시리즈와 같은 혁신적인 교육 도서를 기획하고 있다.