③
산소·탄소·수소가 대부분인 (가)는 사람의 몸(ㄱ 옳음), 지구에서 질량비가 가장 큰 A는 철(ㄴ 옳음), 탄소·산소·철 등은 별에서 생성(ㄷ 틀림) → 정답 ③.
핵심 개념
사람의 몸은 산소·탄소·수소가, 지구는 철·산소·규소·마그네슘이 질량의 대부분을 차지하며, 수소·헬륨보다 무거운 원소는 별 내부 핵융합과 초신성 폭발로 만들어졌다.
단서 따라가기
(가) 산소 65, 탄소 18.5, 수소 9.5, 질소 3.3탄소·수소·산소·질소는 생명체를 이루는 단백질·탄수화물·지방·물 등의 주성분이므로 사람의 몸에 해당한다 보기 ㄱ (옳음)
(나) A 35, 산소 30, 규소 15, 마그네슘 13, 니켈 2.4지구는 철로 된 핵과 규산염 맨틀·지각으로 이루어져 철이 질량비가 가장 크다 → A = 철 보기 ㄴ (옳음)
두 그래프에 산소·탄소·철·규소·마그네슘 등이 포함빅뱅 이후 38만 년 이내에는 수소·헬륨 원자만 생성되었고, 더 무거운 원소는 그 뒤 별 중심부 핵융합과 초신성 폭발로 생성되었다 보기 ㄷ (틀림)
정답 근거
보기 ㄱ: (가)는 산소(65%)와 탄소(18.5%), 수소(9.5%)가 대부분을 차지하므로 사람의 몸을 구성하는 원소의 질량비이다. 보기 ㄴ: (나)는 지구이고, 지구를 구성하는 원소 중 질량비가 가장 큰 것은 철이므로 A(35%)는 철이다. 따라서 정답은 ③(ㄱ, ㄴ)이다. (ㄷ은 수소·헬륨만 빅뱅 이후 38만 년 이내에 생성되었고 탄소·산소·철 등 무거운 원소는 그 뒤 별의 핵융합과 초신성 폭발로 생성되었으므로 틀리다.)
선지별로 왜 틀렸나
①
함정 지구 지각에서 가장 많은 원소인 산소를 떠올려, 지구 전체에서도 산소가 가장 많고 A는 철이 아닐 것이라 생각하기 쉽다.
ㄱ은 옳지만, 지구 전체에서 질량비가 가장 큰 원소는 철이므로 옳은 ㄴ이 빠졌다.
②
함정 '우주의 원소는 빅뱅에서 만들어졌다'는 말을 모든 원소에 확대 적용하기 쉽다.
ㄷ은 수소·헬륨보다 무거운 원소가 별에서 생성되었으므로 틀리고, 옳은 ㄱ, ㄴ이 빠졌다.
④
함정 산소가 두 그래프 모두에 크게 나타나 (가)를 지각 성분으로 착각하고 (가)·(나)의 대응을 뒤집기 쉽다.
ㄴ은 옳지만, 무거운 원소는 별에서 생성되었으므로 ㄷ은 틀리고, 옳은 ㄱ이 빠졌다.
⑤
함정 빅뱅 이후 38만 년을 '원자가 처음 생성된 시기'로만 기억해, 그때 모든 원소가 함께 만들어졌다고 여기기 쉽다.
ㄱ, ㄴ은 옳지만, 탄소·산소·철 등은 빅뱅 후 38만 년 이후 별의 핵융합과 초신성 폭발로 생성되었으므로 ㄷ은 틀리다.
이 문항이 묻는 능력
원그래프의 구성 원소 비율로 생명체와 지구를 구별하고, 원소가 생성된 과정과 시기를 연결하는 능력
다음에 비슷한 문제를 만나면
원그래프 상위 원소로 생명체(탄소·수소·산소)와 지구(철·산소·규소·마그네슘)를 먼저 구분 → 빈칸 원소를 질량비 순위로 추론 → 원소의 생성 시기(빅뱅 vs 별)를 원소 무게로 판단
다음 문항 · 3번
다음은 라면 봉지에 표시된 조리법과 라면을 끓이기 위해 사용하는 물의 양에 대한 학생 A와 B의 대화이다. …
›
관련 개념
지구와 생명체의 구성 원소지구 전체는 질량비로 철, 산소, 규소, 마그네슘이, 지각은 산소, 규소가 많으며, 사람의 몸은 산소, 탄소, 수소, 질소 순으로 질량비가 크다. 수소는 우주 초기에, 탄소·산소·규소·철 등은 별 내부의 핵융합으로, 철보다 무거운 원소는 초신성 폭발로 만들어졌으므로 지구와 생명의 역사는 우주 역사의 일부이다.
별 내부의 핵융합별의 중심부에서 높은 온도와 압력으로 가벼운 원자핵이 합쳐져 더 무거운 원자핵이 만들어지는 반응이다. 수소 핵융합으로 헬륨이, 이어서 헬륨 핵융합으로 탄소가 만들어지며, 질량이 매우 큰 별은 산소, 규소 등을 거쳐 철까지 만들어 중심으로 갈수록 무거운 원소가 있는 양파 껍질 같은 층 구조를 이룬다.
원소의 질량비 지구 구성 원소 생명체 구성 원소 빅뱅 별의 핵융합