김영평생교육원 화학개론 과제 (메탄, 에탄, 부탄의 끓는점 차이 / 메탄, 물, 옥탄의 몰질량과 극성에 의한 끓는점 차이) 만점자 답안 + 토론 (러더퍼드의 입자 산란 실험)

소개

김영평생교육원 화학개론 수업 2025년 하반기 기수에 제출한 과제물입니다. 토론으로 제출한 글도 뒷부분에 함께 첨부하였습니다.
과제, 토론을 포함하여 초수강에 총점 만점, 석차 1등, A+을 받은 수강생이 작성하였습니다.
체계적인 개념 정리에 기반한 문제 풀이를 전개하는데 신경을 많이 썼고, 과제물에서 요구하는 모든 사항을 꼼꼼히 확인하여 하나도 빠뜨리지 않고 작성하였습니다.
과제 점수로 변별이 많이 되는 만큼, 과제 작성 시 참고할 샘플이 필요하신 분들께 추천 드립니다.
모사율로 불이익을 당하실 수 있으니 그대로 베껴서 내시는 것은 금물입니다.

목차

주제 :
1. 다음 표에 보여준 물질 (메탄, 에탄, 부탄)의 끓는점이 차이가 나는 이유를 설명하고 이 설명을 바탕으로 프로판의 끓는점을 예측하시오.
2. 다음 표에 보여준 물질 중 메탄과 물의 경우 몰질량이 비슷함에도 끓는점이 차이가 크게 나는 이유를 설명하고, 물과 옥탄의 경우 극성의 차이에도 불구하고 옥탄의 끓는점이 높은 이유를 설명하시오.

1. 서론

2. 본론
A. 과제1
i. 끓는점의 정의
ii. 분자 간 인력의 이론적 배경 – 의미와 종류
iii. 끓는점과 분자간 인력과의 관계
iv. <과제1>표 추론과정 및 결론

B. 과제2
i. 표에 나타난 각 물질의 정확한 분자 모양
ii. 극성 분자와 무극성 분자, 수소결합에 따라 끓는점에 미치는 영향
iii. 극성분자와 무극성분자, 수소결합에 의한 끓는점 차이 판단 방법
iv. <과제2>표 추론과정 및 결론

3. 결론

<보너스 - 김영평생교육원 화학개론 토론 만점 제출물> -
<러더퍼드의 α 입자-산란 실험의 가설 변화 과정 추론>

본문내용

1. 서론
분자는 두 개 이상의 원자가 공유결합을 통해 연결되어 하나의 독립적인 입자 처럼 존재하는 가장 작은 단위이다. 동시에 특정 물질의 화학적 성질을 나타낼 수 있는 가장 작은 단위이기도 하다. 분자의 성질은 전자의 분포와 원자의 배열 방식, 결합의 극성 등에 따라 달라지는데, 이러한 특성들은 분자간 인력에도 영 향을 미치며 결국 분자간 인력이 영향력을 발휘하는 분자의 물리적 성질들, 즉 끓는점, 녹는점, 휘발성, 용해도 등까지도 좌우하게 된다.
따라서 끓는점, 분자간 이력, 극성 분자와 무극성 분자의 구분은 모두 분자 간 상호작용이라는 점에서 같은 맥락에 있다. 본 과제물에서는 과제 1과 과제 2에 대한 해제를 제시하기 위해 이 세 가지 개념 각각의 의미와 특성, 그리고 각 개 념들간의 관계에 대해 알아보고자 한다. 그리고 이러한 이론적 바탕을 기반으로 하여 표에 제시된 실제 분자들의 끓는점이 차이가 나는 이유를 설명하고 연관된 물질의 끓는점을 예측하고, 몰질량이 비슷한 분자들 간의 끓는점 차이를 보여주 는 사례와 극성의 차이에도 불구하고 끓는점이 높은 물질의 사례를 표를 통해 설명해보고자 한다.

2. 본론
A. 과제 1
i. 끓는점의 정의
끓는점이란 액체의 증기압과 외부 압력, 즉 대기압이 일치될 때의 온도를 의미한다. 끓는 점에서 액체 분자들은 분자간 인력을 이겨내고 기체 상태로 전환할 수 있을 정도의 에너지를 가지게 된다. 따라서 우리가 어떤 액체가 끓는 모습을 지켜보게 된다면, 그 액체의 증기압과 외부 압력이 같아진 상태에 있다고 이해할 수 있는 것이다.
가령 물이 끓는 과정을 가정해보자. 물의 끓는 점은 100°C이다. 물이 끓기 전, 즉 끓는점인 100도 미만일 때에는 증기압이 외부 압력보다 낮은 상태이다.

참고자료

· 줌달, S. S., & 줌달, S. A. (2015). 줌달 일반화학 (9판, 화학교재연구회 역). 사이플러스.
· 브라운, T. L., 르메이, H. E., 버스턴, B. E., 머피, C. J., 우드워드, P. M., & 스톨 츠푸스, M. W. (2019). 브라운 일반화학: 핵심의 과학 (14판, 화학교재연구회 역). 자유아카데미.
· 애킨스, P., & 드 파울라, J. (2016). 애킨스 물리화학 (10판, 김성근 외 역). 교보 문고.
· 김영평생교육원 화학개론 7주차 교안
· Rutherford, E. (1911). The scattering of α and β particles by matter and the structure of the atom. Philosophical Magazine, 21(125), 669–688. https://doi.org/10.1080/14786440508637080
· 김영평생교육원 화학개론 2주차 교안
· HyperPhysics. (n.d.). Rutherford scattering. Georgia State University.
· http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Nuclear/rutsca.html
· Bohr, N. (1936). Rutherford at Manchester. Nature, 137(3462), 344.
· https://doi.org/10.1038/137344a0
· Atkins, Peter, and Julio de Paula. Atkins' Physical Chemistry. 12th ed., Oxford University Press, 2022.
· Rutherford’s Gold Foil Experiment. Khan Academy, www.khanacademy.org/science/physics/quantum-physics/atoms-and-electrons/v/rut herford-s-gold-foil-experiment.