Ⅲ-2. 분자의 구조와 성질

10. 결합의 극성

정답과 해설

[정답] ①

ㄱ. 전기 음성도는 18족 원소를 제외하고 같은 주기에서 원자 번호가 클수록 증가하며, 같은 족에서 원자 번호가 클수록 감소한다.

해설

ㄴ. 같은 주기에서 원자 번호가 클수록 원자가 전자 수가 증가하므로, 원자가 전자 수는 전기 음성도가 큰 B가 D보다 많다.

ㄷ. [eqn: rm A _{ 2}]는 무극성 공유 결합으로 이루어진 분자로 쌍극자 모멘트가 0이고, [eqn: rm BC]는 극성 공유 결합으로 이루어진 분자로 쌍극자 모멘트가 0보다 크다. 따라서 쌍극자 모멘트의 크기는 [eqn: rm BC]가 [eqn: rm A _{ 2}]보다 크다.

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[정답] ②

우선 주어진 원소의 전기 음성도는 F[eqn: >]O[eqn: >]N[eqn: >]Mg[eqn: >]Na 순이다.

해설

이 문제의 경우 F와 O의 전기 음성도 차이가 0.5라는 것을 포함하여 여러 가지 경우의 수를 고려해야 하는데, 여러 가지 경우의 수 중에서 [eqn: a]를 F의 전기 음성도라고 하면 나머지 식이 모두 성립하게 된다.

[eqn: LEFT | a-c RIGHT | =1], [eqn: LEFT | a-e RIGHT | =0.5]=이므로 [eqn: a]는 산소의 전기 음성도로 3.0이고, [eqn: e]는 질소의 전기 음성도로 3.5가 된다. [eqn: LEFT | b-c RIGHT | =2.8]에서 [eqn: b]는 1.2이고, [eqn: LEFT | d-e RIGHT | =2.6]에서 [eqn: d]는 0.9가 되므로 마지막 조건인 [eqn: LEFT | b-d RIGHT | =0.3]을 만족하게 된다. 따라서 [eqn: b]는 Mg의 전기 음성도, [eqn: d]는 Na의 전기 음성도에 해당한다.

따라서 정리하면 A - N, B - Mg, C - F, D - 0.9, E - O이다.

ㄴ. B(Mg)와 E(O)는 각각 [eqn: rm Mg ^{ 2+}]와 [eqn: rmO ^{ 2-}]을 형성하므로 1 : 1로 결합한다.

ㄷ. 주어진 모든 원소는 안정한 이온이 되었을 때 네온의 전자 배치를 가지며, 이 중 핵의 (+) 전하량이 가장 큰 Mg(B)의 이온 반지름이 가장 작다.

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[정답] ⑤

ㄱ. 같은 주기에서 원자 번호가 클수록 전기 음성도가 크다. 주어진 원소를 원자 번호 순으로 나열하면 A-B-C-D-E이다. 또 각 원소의 바닥 상태의 홀전자 수로부터 A는 리튬([eqn: rmLi]), B는 베릴륨([eqn: rmBe]), C는 탄소([eqn: rmC]), D는 질소([eqn: rmN]), E는 산소([eqn: rmO])이다. 이로부터 금속 원소는 리튬과 베릴륨 2가지이다.

해설

ㄴ. B는 A보다 원자 번호가 크므로 원자가 전자가 느끼는 유효 핵전하는 B가 A보다 크다.

ㄷ. D는 질소([eqn: rmN]), E는 산소([eqn: rmO])이며, 각 원소의 바닥 상태 전자 배치는 각각 다음과 같으므로 전자가 들어 있는 오비탈의 수는 5개로 같다.

N : [eqn: 1s^2 2s^2 2p^3]    O : [eqn: 1s^2 2s^2 2p^4]

[정답] ③

원자가 전자 수가 3이상 6이하인 2, 3주기 원소는 다음과 같다.

해설

W~Z 중 W의 원자 반지름은 가장 크고 전기 음성도가 가장 작으며 이온화 에너지는 X보다 작으므로 3주기 13족 원소인 Al이다. X도 13족 원소이므로 X는 2주기 13족 원소인 B이다.

원자 반지름은 같은 주기에서 원자 번호가 클수록 작아지는데, Y, Z의 원자 반지름이 X보다는 크고 W보다는 작으므로 Y, Z는 모두 3주기 원소이다. 또한 Y가 Z보다 전기 음성도는 큰 데 이온화 에너지는 Z가 Y보다 크므로 Y는 3주기 16족 원소인 S, Z는 3주기 15족 원소인 P이다.

ㄱ. 13족 원소인 X의 원자 반지름이 가장 작으므로 X는 2주기 원소이다.

ㄴ. Y는 16족 원소, Z는 15족 원소이므로 원자가 전자 수는 Y가 Z보다 크다.

ㄷ. W~Z 중 W는 이온화 에너지, 전기 음성도가 가장 작고, 원자 반지름이 가장 크므로 W는 3주기 13족 원소이다.

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