화학Ⅰ(7차)

1. 개요

7차 교육과정 기준으로, 타 과탐 과목에 비해 일상에서 볼 법한 현상을 중심으로 교과가 진행된다.[1] 덕분에 학교 선생님이 가르치기는 쉽지만 내용이 이전까지의 화학내용의 재탕이 많아 고등 화학을 가르치기 위한 기반에는 한없이 미치지 못한다. 6차까지는 화학Ⅱ의 하위호환이라고 해도 좋을 정도의 내용이었으나 7차에 와서 확 바뀌었다. 사실 제대로 가르치면 웬만한 기초적 화학 내용은 다 커버할 수 있는 과목이긴 한데 그렇게 가르치는 선생은 드물다.

단원마다 체감 난이도에 차이는 있으나 대개 4장 탄소 화합물의 경우 암기량이 많고 문제 유형이 다양해 상대적으로 어려워하는 경우가 많았다.

2. 교과 내용

2.1. Ⅰ. 물

개정교육과정에선 2강 중 중화 반응 파트만 살아남았다.

1강 '물의 성질' 에서는 그야말로 다른 물질들과 비교해 물만이 가지는 성질에 대해 배우게 된다. 육각형 구조 성질이라든가, 수소 결합이라든가, 쉬워 보이지만 3점짜리로 물에 얼음을 넣고 녹이면 일어나는 물 높이 변화에 대해 물어보기도 한다. 개정교육과정에선 화학2로 올라갔다.

2강 '수용액에서의 반응' 은 초반부터 약해지는 사람이 등장하기 시작하는 부분. 대체로 '앙금 반응'과 '중화 반응' 이 있다. 이 때쯤이면 이온들의 전하량을 슬슬 외워두는 게 편하며, 앙금과 그 앙금의 색깔과 이온의 양에 따른 전기 전도도, 중화 반응 시 발생하는 물과 열 등을 알아두어야 한다. 물론 이건 기본일 뿐이고 사실 주 내용은 A 수용액에 B 수용액을 부어서 일어나는 앙금/중화 반응을 보고 남은 이온수 등을 계산하는 문제. 노가다라고 하는 사람도 있지만, 여러 문제를 접하면서 풀다보면 대략 감이 잡힌다. 화학1 최종보스 1호. 산과 염기도 여기서 배운다.

3강 '물과 우리 생활' 은 센물, 단물이나 정수/하수 처리 과정 등이 있다. 5강의 비누 부분과도 약간 관련이 있다. 하수 처리 과정은 한번 할 때 확실히 외우는 게 좋다.

2.2. Ⅱ. 공기

개정교육과정에선 2강이 화학2로 올라갔다.
1강 '공기의 구성 성분' 은 중요도가 낮아 보이면서도 의외로 고난도 문제로 나온다. 공기를 이루는 성분 산소, 질소, 이산화탄소, 수소 등의 끓는점/녹는점을 물어보거나[2], 용도를 물어보기도 하며, 제일 중요한 건 연소 실험을 통한 산소의 공기 구성비 문제.

2강 '기체의 성질' 의 경우는.. 수용액에서의 반응 다음으로 골룸스러움을 자랑한다. 보일의 법칙과 샤를의 법칙을 필두로 물리Ⅰ을 연상케하는 계산문제가 대부분. 게다가 이건 유형도 많은데 정작 교과서 등에서 소개하는 유형은 적거나 부족하다. J자 관, 콕 열기, 그래프를 통한 문제, 혹은 실생활에서 볼 수 있는 현상 등이 있다. 거의 대부분 3점짜리 문제로 뒷면 17~20번 문제 중의 하나로 등장한다. PV=nRT (P : 압력, V : 부피, n : 분자의 몰 수, R : 상수, T : 절대온도(K))[3]와 (밀도)=PM/RT (M:분자량)[4]을 꼭 외우도록 하자. 화학1 최종보스 2호.

3강 '공기 오염과 그 대책' 은 공기 중에서는 좀 나은 편. 스모그나 산성비, 오존층 파괴 등을 설명한다. 과정을 잘 외우는 게 좋다.

2.3. Ⅲ. 금속과 이용

개정교육과정에선 1강과 2강 중 금속의 반응성 파트만 살아남았다.

1강 '금속의 발견과 주기율표'. 주기율표에서 다른건 못 외워도 3주기까지는 꼭 외우자. 주기율표에 빈칸을 쳐놓고 옳은 걸 고르는 문항이 나온다. 그리고 그 다음으로는 할로겐 원소와 알칼리 금속이 있다. 달달달 외우는 수밖에.. 또한 주요 금속인 구리, 철, 알루미늄, 금의 사용 시기나 반응성을 묻거나, 각 금속의 제련 방법을 묻는다. '산화와 환원'도 여기서 배운다.

2강 '금속의 성질과 반응성'은 나올 수도 있고 안 나올 수도 있는 금속의 연성이나 광택 등의 성질을 물어보기도 하고, 꼭 나오는 건 금속 수용액에 특정 금속을 넣어 반응성 비교를 하고, 음극화 보호에 대해 물어보기도 한다. 아래에도 나오는 '이온화 경향'은 꼭 외워야 한다. 여기서 금속 원자의 질량으로 금속이나 용액의 질량 변화를 묻기도 한다. 이중 반응성과 이온화 경향은 화학1 최종 보스 3호라고 부를 정도라고 할 정도로 어렵다고 한다. ~~그리고 그것은 개정교육과정에서도 보스로 넘어왔다.~~

3강 '금속과 우리 생활'은 철의 부식 과정, 음극화 보호, 도금, 그리고 합금이나 중금속이 나온다. ~~가끔 신소재 합금이 나와 공부하지 않은 학생들에게 절망을 안겨주기도 한다 카더라.~~

2.4. Ⅳ. 탄소 화합물

개정교육과정에선 1강만 살아남았다.

1강 '탄화수소'. 기체의 성질이나 수용액 반응이나 금속의 반응성 등처럼 계산을 어려워하는 사람이 있는 반면 암기나 이해에 약하다면 탄소 화합물에서 좌절한다. 1강 탄화수소에서는 탄소에 결합된 수소의 양에 따라 포화, 불포화 탄화수소를 묻거나 구조에 대해 묻기도 한다. 그림을 보고 잘 구분하는 법이 필요하다. 첨가/치환 반응도 중요.

2강 '탄화수소 유도체'는 가장 중요하다. 그림이 주어지면 그 구조식에 달린 여러 작용기를 보고 그 작용기마다 가지고 있는 고유의 성질이나 가능한 반응 등을 전부 외워야 한다. 여담으로 이 단원은 다른 단원처럼 계산으로 푸는 게 아니라 보기에서 온갖 질문이 주어진다. 쉽게 말하면 탄화수소의 성질에 대해 조금이라도 모르면 보기 중에서 갈등하는 경우가 생긴다. 물론 타 단원에서 나오는 것도 보기로 가끔 끼여 있기도 하다. 모두 완벽하게 외우도록 하는게 중요하다.

3강 '탄소 화합물과 우리 생활' 에서는 그 ' 고분자 화합물' 이 등장한다. 안타깝지만 이것도 외우는 거다.(...) 그러나 유도체를 모르면 여기서 할 수 있는 게 아무것도 없는 것이나 마찬가지이다. '첨가 중합' 과 '축합 중합', '열가소성' 과 '열경화성'을 확실히 알아두어야 한다. 고분자 화합물은 크게 '플라스틱', '옷감', '고무', '천연 고분자 화합물'로 나뉘어진다.

2.5. Ⅴ. 실생활과 생명 속의 화학 반응

5장이긴 하지만 사실 4장의 연장이라고 보아도 무방하며 개정교육과정에서 2, 3강이 화학2로 올라간 상태.

1강 '비누와 합성 세제' 에서는 2장에서 센물 단물과 겹치는 지식이 있다. 보통 특정 비누와 세제가 어디에 쓰이기 적합한지를 묻고, 비누의 제법을 물어보는 경우도 드물게 있다. 물론 대부분은 탄소화합물로서의 작용기 등의 성질을 물어본다. 개정교육과정에서는 삭제되었으나 융합형 과학에는 나온다.

2강 '의약품'은... 딱히 외울 필요 없다. 그림으로 처음 보는 구조식들이 주어지고 그걸 보고 작용기를 따지는 것. 그러니까 이것도 유도체 문제이다. 굳이 알아둘 게 있다면 아스피린의 재료인 살리실산.

3강 '환경 오염과 대책'은.. 전 단원에서 나온 것들이 짬뽕되어 나온 것. 사실 딱히 할 필요가 없다. 전 단원에서 배운 것들과 겹치기 때문에.

참고로 화학Ⅱ에서는 화학Ⅰ에서는 생각도 못할 내용들이 갑작스레 추가되어서Ⅰ,Ⅱ의 난이도차이는 상당하다. 열화학 반응식이라든가, 질량 작용의 법칙(흔히들 평형 상수식이라고 알고 있는 그것)이라든가, 산염기 중화 적정이라든가, 산화환원 반응식 미정계수 결정이라든가.

3. 여담

원래 과학 교과는 기존의 내용에 살을 덧씌워 새로운 내용인 양 가르치는 경우가 많으며, 화학Ⅰ의 경우도 마찬가지다. 이전까지의 과목과의 갭에 비해 화학Ⅱ와의 갭이 커 보이는 것은 화학Ⅰ에서까지는 분자간의 힘을 다루다 갑자기Ⅱ에서 원자 간의 힘, 원자 내부의 힘을 다루기 때문. 화학1은 실생활 관련 내용이긴 한데, 그 덕분에 이론이 전무하다. (심지어 금성교과서의 화학1 교과서에는 물 분자의 성질을 다루면서 분자의 극성과 수소 결합을 소개하지 않는다.) 그렇다고 이론편인 화학2부터 배우려고 해도, 화학2에서는 ~~화학1에서 닥치고 외웠던~~ 기초적인 화학적 지식이 있다고 가정하고 내용이 전개된다. 쉽게말해 따로따로 노는셈. 하지만 일부 과고준비생이라는 용자들은 화1도 안배우고 화2를 해낸다. 그 덕분에 한번도 화학Ⅰ 수업을 받지않고도 고등학교 졸업하는 이과생도 생긴다. 영재고와 과고는 과목명인 화학Ⅰ과 화학Ⅱ와 다르게 거의 일반화학 수준의 수업을 진행한다.(...)

대표적인 암기로는 칼카나마알아철니주납수구수은백금( 이온화 경향. 금속 반응성의 순서)와 수헬리베붕탄질산플네나마알규인황염아칼칼(주기율표 ~20번까지)등이 있다. 둘 다 화학에서 기본과 기본이 되는 암기들이라서 어떤 선생이든 외울때까지 학생을 많이 괴롭힌다. 덕분에 이 글을 보는 당신이 정상적으로 화학1을 공부한 이과생이라면 저정도 암기는 입안에서 술술 나올 것.

3.1. 교육 과정에 대한 논쟁

대한화학회에서는 이 과목에 치를 떤다는 듯. 이투스의 모 강사도, 화학1이란 이름보다는 기술가정2란 이름이 더 어울린다고 칭할 정도.[5] 원래 6차 교육과정에서 공통과학을 배운 후 1이 붙은 과학과목은 실생활과 밀접한 쉬운 방향으로 문과 학생들이 배우게 되어 있었고[6] 2가 붙은 과학과목은 이론적이며 대학교에서 배우는 과학의 예비단계로서 이과생들이 공부하게 되어 있었는데, 7차에서 이과만 과탐을 보는것으로 변경되면서 타 과목들은 적절히 조절이 되었지만 화학만 6차시절의 기조가 그대로 남아버린 것이다.

옹호론
화학의 방대한 분야들 사이에는 서로간의 공통된 접점이 거의 존재하지 않는다. 화학 문서를 보면 알 수 있을 것이다. 엄밀히 말하면 이 '분야간의 공통된 접점'은 현대 과학에 존재하기는 하는데, 이 공통된 접점이 화학에 있지 않고 물리학에 있다. 거기다가 바로 이 쪽을 다루는 분야가 화학도라면 치를 떠는 그 물리화학인데, 화학과 물리학 양쪽에서 둘 다 수준급이 되고 나서야 들이댈 수 있는 분야이다. 화학 문서를 보면 알 수 있듯이 화학에서 쓰는 머리와 물리학에서 쓰는 머리는 다른데, 이 두 분야를 모두 수준급으로 배워야 한다는 것이다. 거기다가 이 학문은 개척이 진행중인 학문으로, 당연하게도 고등학생이 배울 내용이 아니다. 과학사적으로 화학은 실험이 먼저 나오고 이론이 그 뒤에 나온 과학이기 때문에, 초심자에게 이론을 체계화하는 방식으로 화학의 개념을 잡는 것은 화학사의 발전에 역행하는 방법일 뿐만 아니라 극도로 어렵기까지 한 방법이다. 몇 가지 예를 들어 주면, 현대 화학에서는 기초 중에 생기초로 치는 이온화설은 19세기 후반에 가서야 등장했고, 그 당시에는 '허무맹랑한 소리' 취급을 받았다. 또한 역시 기초 중에 생기초로 치는 원자의 구조는 20세기 초반에 들어서야 실체가 밝혀졌고, 그 중에서도 원자가 결합 이론은 20세기 후반에서야 어느정도 근거가 확립되었다. 원소의 결합수에 대한 개념은 19세기 이전 유기화학 시절부터 있었지만 그 당시의 결합수 개념은 화학 결합을 설명하기 위해서 끼워맞춰서 만든 아드호크 가설에 지나지 않았다. 원소마다 각각 고유의 결합수가 존재한다는 증거는 화학 결합을 제외하면 전무하고, 결합수를 가정함으로써 화학 결합 이외의 다른 현상을 설명할 수 있게 된 것도 아니었다. 반면 물리학은 17세기 후반 아이작 뉴턴의 프린키피아에 의해, 일상 범위에 대해서는 모든 이론을 이미 정립하고 시작한다. (일단 화학사 연표를 보면 맨 처음엔 로버트 보일이란 사람이 쌩뚱맞게 혼자서 등장하더니, 거기서 100년이 지나야 게이뤼삭이나 샤를, 아보가드로 같은 초기 화학자들이 등장하기 시작한다. 그런데 아이작 뉴턴은 저 로버트 보일과 동시대의 사람이다)

화학의 기본 개념을 아예 모르는 사람이 화학2의 이론 화학을 먼저 배우고 화학1의 실험 화학을 포섭하는 식으로 개념을 잡아 가려고 시도하다가는 이론의 벽에 부딛혀서, 7차 교육과정에서 원래 제시된 순서대로 얌전히 가는 것보다 배는 더 헤메일 가능성이 있다.[7]

비판론
하지만 실제 화학1을 접하는 학생들의 경우는 화학 지식이 완전히 백지 상태인 것이 아니라 초등학교 및 중학교 과학, 그리고 고등학교 1학년 공통과학에서 화학의 기본 개념을 어느 정도 잡은 학생들이기 때문에 화학의 이론적인 내용을 먼저 배우는 것이 매우 어려운 일이라고 보기는 힘들다. 게다가 화학사의 발전에 역행한다는 것이 꼭 잘못되었다고는 볼 수 없는 게, 수학사에서도 원래는 적분[8]이 미분보다 훨씬 먼저 나왔다. 하지만 한국을 비롯한 대부분의 나라의 고등학교 교육과정에서는 미분을 적분보다, 부정적분을 정적분보다 먼저 가르친다. 이렇게 배워야 이해하기 더 쉽기 때문이다. 마찬가지로 지수와 로그 중에서도 로그함수가 더 먼저 나오고 그 다음에 지수가 나왔지만, 교육과정에서는 지수가 로그보다 먼저 나오는 것도 같은 맥락이다.[9] 또한 통계학에서도 원래는 이항분포가 먼저 나온 다음 그 이항분포 식에 가장 가까운 식을 찾는 과정에서 정규분포가 나온 것이다. 관련글 따라서 수학사의 발전 과정과 가장 부합하는 통계 단원 구성은 이항분포->이항분포와 정규분포의 관계->정규분포 순이다. 하지만 이항분포에서 정규분포 식을 이끌어내는 과정은 고등학교 교육과정을 아득히 넘어서기 때문에[10] 현행 교육과정에서는 이항분포->정규분포[11]->정규분포와 이항분포[12] 순으로 설명한다. 내용 이해를 좀 더 효율적으로 하기 위해서라면 역사적으로 나중에 등장한 개념이라도 좀 더 먼저 가르칠 수 있는 것이다. 단순히 '이 학문의 역사가 이렇게 발전했으니까' 배우는 학생들에게도 이 순서를 따르라고 강요하는 것은 어불성설이다.

[1] 1장 물, 2장 공기, 3장 금속, 4장 탄소 화합물 [2] 현재는 화학2에서 주로 다룬다. [3] EBS 수능특강 화학2 강의를 맡은 '이희나'샘님은 이 공식을 '하늘이 내린 식'이라는 칭호를 내리셨다. [4] 사실 화학1 범위 내에서는 기체상수 R이 전혀 필요없다만 화학2와의 연계를 생각해서 같이 외우기도 한다. [5] 이후 물리Ⅰ(2009)도 그런 취급을 받았다. [6] 물론 실제로는 그 시간에 공통과학을 배웠지만 [7] 실제로 2009 개정 교육과정에서 내용이 변경되자 이번엔 반대로 학생들이 이 과목에 치를 떨며 기피하고 있다. 특히 가장 처음 배우는 몰에서 이런 성향이 두드러지고 있다. [8] 정확히는 정적분. 부정적분은 나중에 미적분의 기본정리와 함께 나왔다. [9] 물론 수학을 좀 더 깊게 공부하다 보면 적분을 이용해서 미분을, 로그를 이용해서 지수를 정의하고 그것을 더 선호하는 수학자들도 있지만, 수학과 대학생들도 그 쪽에 특별히 관심을 두고 찾아보지 않으면 모르는 마당에 그걸 평범한 고등학생들에게 가르치는 것은 무리이다. [10] 정 보고 싶다면 대학 수리통계학 교재를 참고하자. 수학과/통계학과 학부 커리큘럼 상으로도 3학년은 돼야 배우는 내용이다. [11] 이 경우 정규분포는 그냥 '이런 식으로 정의된다'라고 하고 몇 가지 성질만 익히면 끝나며, 그 식마저도 고등학교 과정 내에서는 의미가 없다. [12] 이것도 마찬가지로 고등학교 수준에서는 그냥 '이런 관계가 있다' 하고 어물쩡 넘어간다.