화학(化學이)이라는 단어는 “변화의 학문”이라는 뜻이다.
여러분들은 화학의 본질과 화학이 하는 일에 대해 예상하고 있는 것들이 있을 것이다. 아마도 여러분이 생각하고 있는 화학은 실험실에서 흰 실험복을 입고 시험관 속에 들어있는 어떤 것을 연구하는 일일 것이다. 이것은 어떤 관점에서는 옳은 생각이다. 화학은 실험과학이며, 대부분의 지식들은 실험실에서의 연구에서 나온 것이다. 그러나 현대의 화학자는 이 밖에도 컴퓨터를 이용하여 물질의 화학적 성질과 미세구조를 연구하거나 정교한 전자장비를 이용하여 공해 물질이나 흙 속에 있는 유해물질을 분석한다. 현재 생물학과 의학의 많은 첨단분야들은 화학연구에 기초를 둔 원자나 분자수준에 까지 연구되고 있다. 화학자들은 새로운 의약품과 농업연구와 같은 분야의 발전에 기쳐한다. 이외에도 화학자들은 환경공해문제의 해결 방안과 대체 에너지원을 찾고 있다. 그리고 대부분의 공장은 생산품이 무엇이든간에 화학을 기초로 한다. 예를 들면 화학자들이 고분자를 개발하면 제조업자들은 이것을 이용하여 옷, 조리기구, 인공장기 및 장난감 등의 많은 종류의 상품을 만들게 된다. 사실, 화학의 응용분야가 급속도로 증가하고 있기 때분에 화학을 종종 “중심과학”이라고 부른다.
모든 과학은 과학적 방법(scientific method : 체계적 접근을 통한 연구)을 사용한다.
예을 들어, 사람들이 화학을 배우는 능력에 소음이 어떤 영향을 미치는지를 알고자 하는 심리학자와, 수소기체가 공기 중에서 탈 때 방출되는 열을 측정하는 데 관심이 있는 화학자들은 그들의 조사를 수행하는 데 대체로 같은 방법을 따른다. 첫 번째 단계는 문제를 주의 깊게 정의하는 것이다. 다음 단계는 실험을 수행하고 조심스런 관찰을 하고, 계에 대한 정보 즉, 자료(data)를 기록하는 것이다. 여기서 “계(system)"라는 말은 조사 대상인 우주의 한 부분을 의미한다. 위의 예에서, 계는 학생들의 집단이 될 수도 있고, 수소와 공기의 혼합물이 될 수도 있다. 연구에서 얻어진 자료는 계에 관한 일반적인 관찰을 포함하는 정성적(qualitative)인 것과 계의 다양한 측정에 의해 얻어진 수를 의미하는 정량적(quantitative)인 것의 두 가지 모두일 수 있다. 화학자들은 일반적으로 측정하고 관찰한 것들을 기록할 때 표준화된 기호와 식을 이용한다. 이런 표현 방법은 기록 하는 과정을 단순화시킬 뿐만 아니라 다른 사람들과 서로 의사 전달을 할 수 있는 공통적인 토대를 마련한다.
화학을 공부하는 방법
다른 과목과 비교하면 화학은 적어도 입문 단계에서 더 어렵다고 느껴지곤 한다. 여기에는 몇 가지 이유가 있다. 그 중 하나는 화학이 매우 특별한 단어를 사용한다는 것이다. 우선 화학을 공부하는 것은 마치 새로운 언어를 배우는 것과 같다. 더욱이 어떤 개념들을 추상적이다.
화학의 연구 : 화학은 물질과 그것의 변화를 연구하는 분야이다. 원소와 화합물은 화학적 변화에 참여하는 성분이다.
물리적 성질과 화학적 정질 : 어떤 물질을 규정짓기 위해서는 본질을 변화시키지 않고 관찰할 수 있는 물리적 성질과 화학적 변화에 의해서만 설명할 수 있는 화학적 성질을 알 필요가 있다.
측정과 단위 : 화학은 정량 과학으로, 측정을 필요로 한다. 질량, 부피, 밀도, 온도와 같은 측정된 양은 대개 이들과 관련된 단위를 가진다. 화학에서 사용하는 단위는 국제단위계(SI)에 기초하고 있다.
화학적 계산 : 화학적 계산을 하는 데 있어서 간단하고 효과적인 방법은 단위 분석에 기초한 인자표시법이다. 이 방법에서는 최종 답에 해당하는 것을 제외하고 모든 단위를 삭제하는 방법으로 식을 세운다.
그럼에도 불구하고 부지런하기만 하다면 학생 여러분들은 이 단계를 성공적으로, 어쩌면 즐겁게 마칠 수 있을 것이다. 아래의 사항들은 여러분이 좋은 학습 습관을 갖게하고 자료들을 터득할 수 있도록 돕는 제안들이다.
- 규칙적으로 수업(학교, 학원, 인강 등)에 참여하고 주의 깊게 필기를 한다.
- 가능하면 항상 수업시간 배운 주제들을 그 날 복습하라. 필기 사항을 보충하기 위해 수업시간 교재를 사용한다.
- 비판적으로 생각해 본다. 배운 용어나 반응식의 이용법을 정말로 이해하고 있는지 자신에게 질문해 본다. 여러분이 이해하고 있는지 시험하는 좋은 방법은 동료나 다른 사람에게 개념을 설명해 보는 것이다.
- 망설이지 말고 선생님들에게 도움을 청한다. 여러분들은 화학이 숫자나 공식, 추상적인 이론들 이상인 그 무엇이라는 것을 알게 될 것이다.
화학은 흥미있는 개념과 응용으로 가득찬 논리적인 학문이다.
SP과학학원
후곡원장 김우성
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