2024년 9월 고1 학평 (2015 교육과정) 통합과학 9번 해설
9.
그림은 탄소 원자의 다양한 결합 방식을 모형으로 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]
- ① ㄱ
- ② ㄷ
- ③ ㄱ, ㄴ
- ④ ㄴ, ㄷ
- ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ
③
모든 탄소에 결합선이 4개(원자가 전자 4, ㄱ 옳음), 비금속인 탄소끼리 전자쌍을 공유(ㄴ 옳음), 결합선 4개 모두 수소와 결합 가능하므로 최대 4개(ㄷ 틀림) → 정답 ③.
핵심 개념
탄소는 원자가 전자가 4개여서 다른 원자와 최대 4개의 공유 결합을 하며, 탄소끼리 단일·2중·3중 결합과 사슬·고리 구조를 만든다.
단서 따라가기
- 모든 모형에서 탄소 원자 1개당 결합선 합이 4개(2중·3중 결합은 2개·3개로 셈)탄소는 원자가 전자 4개를 모두 공유해 4개의 결합을 만든다 보기 ㄱ (옳음)
- 탄소 원자끼리 단일·2중·3중 결합으로 연결비금속 원소인 탄소 원자 사이에서는 전자쌍을 공유하는 공유 결합이 형성된다 보기 ㄴ (옳음)
- 탄소 1개의 결합선 4개(첫 번째 모형)4개의 결합선 모두 수소와 결합하면 CH₄가 되므로 탄소 1개에 결합하는 수소는 최대 4개이다 보기 ㄷ (틀림 — 최대 4개)
정답 근거
보기 ㄱ: 모형에서 탄소 원자 1개는 언제나 4개의 결합을 이루므로 탄소의 원자가 전자 수는 4이다. 보기 ㄴ: 비금속 원소인 탄소 원자 사이에는 전자쌍을 공유하는 공유 결합이 형성된다. 따라서 옳은 것은 ㄱ, ㄴ이고 정답은 ③이다. (ㄷ은 탄소 원자 1개가 4개의 결합을 할 수 있으므로 결합할 수 있는 수소 원자가 최대 4개(CH₄)여서 틀리다.)
선지별로 왜 틀렸나
①
함정 탄소 원자끼리의 결합을 금속 결합이나 이온 결합으로 착각하거나, 2중·3중 결합을 공유 결합과 다른 결합으로 여기기 쉽다.
ㄱ은 옳지만, 탄소 원자 사이의 결합이 공유 결합이라는 옳은 ㄴ이 빠졌다.
②
함정 3중 결합 모형에서 왼쪽 탄소의 결합선(바깥쪽 1개)만 보거나 결합선을 3개로 잘못 세어 수소 최대 3개로 판단하기 쉽다.
ㄷ은 탄소 1개가 결합 4개를 이루어 수소가 최대 4개 결합하므로 틀리고, 옳은 ㄱ, ㄴ이 빠졌다.
④
함정 2중·3중 결합이 있는 탄소의 바깥쪽 결합선만 세어 원자가 전자 수를 2~3개로 잘못 판단하기 쉽다.
ㄴ은 옳지만, ㄷ은 수소가 최대 4개이므로 틀리고, 원자가 전자 수가 4라는 옳은 ㄱ이 빠졌다.
⑤
함정 원자가 전자 4개 중 1개는 다른 탄소와의 결합에 쓰인다고 생각해 수소는 3개까지만 붙는다고 판단하기 쉽다.
ㄱ, ㄴ은 옳지만, ㄷ은 탄소 1개에 수소가 최대 4개(CH₄)까지 결합하므로 틀리다.
이 문항이 묻는 능력
결합 모형에서 탄소 1개당 결합 수를 세어 원자가 전자 수와 결합할 수 있는 원자 수를 추론하는 능력
다음에 비슷한 문제를 만나면
모형에서 원자 1개당 결합선 수 세기(다중 결합 포함) → 원자가 전자 수 추론 → 결합하는 원소의 종류로 결합 종류 판단 → 결합선 수로 결합 가능한 원자 수 판정
관련 개념
공유 결합비금속 원소의 원자들이 전자를 내놓아 전자쌍을 만들고, 이 전자쌍을 서로 공유하여 형성되는 화학 결합이다. 물(H₂O), 산소(O₂) 등이 대표적이며, 원자들은 공유한 전자쌍을 통해 비활성 기체와 같은 전자 배치를 이룬다. 두 원자가 전자쌍 1개를 공유하면 단일 결합, 2개를 공유하면 2중 결합이다.
원자가 전자원자의 전자 배치에서 가장 바깥 전자 껍질에 들어 있으며 화학 결합에 참여하는 전자이다. 같은 족 원소는 원자가 전자 수가 같아 화학적 성질이 비슷하며, 1·2족과 13~17족 원소의 원자가 전자 수는 족 번호의 끝자리와 같고 18족 원소는 0으로 본다.
탄소 화합물 원자가 전자 공유 결합 단일·2중·3중 결합
'공유 결합' 개념이 나온 다른 기출
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