학문
고2 화학 결합의 극성 단원입니다!!!
15번 문제에서, X가 원자가 전자 수가 5인 질소 라고 되어있고, Y가 원자가 전자 수가 7인 플루오린 이라고 되어있는데, 왜 그런건가요? X랑 Y 각각 하나씩 공유하고 있는거 아닌가요?
3개의 답변이 있어요!
안녕하세요.
원자들이 결합할 때 전자를 당기는 힘의 차이인 전기음성도를 먼저 떠올려 보세요.
서로 다른 원자가 만나 힘의 균형이 깨지면 전자가 한쪽으로 쏠리는 극성 공유 결합이 생깁니다.
반대로 같은 종류의 원자끼리 만나 힘이 똑같으면 전자가 치우치지 않는 무극성 공유 결합이 되지요.
결합의 극성을 이해하면 분자 전체의 성질까지 쉽게 파악할 수 있으니 천천히 복습해 보시길 권해요.
감사합니다.
채택 보상으로 14.85AHT 받았어요.
채택된 답변안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.
질소와 플루오린 3개가 합쳐져서 만들어지는 삼불화질소는 반도체를 만들때 사용하는 가스 입니다.
질소는 원자번호 7으로 최외각 전자가 5개 이고 불소는 원자번호가 9으로 최외각전자가 7개 입니다.
질소와 불소가 전자 1개씩 공유하여 3개의 공유결합을 형성하게 됩니다.
전자를 하나씩 공유하지만 그 결합자체가 3개 입니다.
전기음성도는 양전하가 전자를 끌어당기는 힘이기 때문에 같은 주기에서는 원자번호가 클수록 강해집니다.
그래서 불소가 양성자수가 많기에 질소의 전자를 불소쪽으로 끌어당겨 질소쪽은 양전하, 불소쪽은 음전하를 띄게 됩니다.
그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다~! 더 궁금한게 있으시면 언제든지 문의 주십시요:)
반갑습니다. 질문자님.
융복합 과학기술전문가 이중철입니다.🙂
질문하신 내용 잘 읽어보았습니다.
고등학교 2학년 화학1 과정에서 '결합의 극성' 단원은 분자의 구조와 성질을 이해하는 매우 중요한 징검다리입니다. 제시된 화학 결합 모형을 통해 보이지 않는 원자의 정체를 찾아내고, 정답까지 도달하는 과정을 논리적으로 풀어드릴게요.
1. 질문의 요지
- 화학 결합 모형으로 나타낸 $XY_{3}$ 분자에서 $X$와 $Y$ 원자가 각각 무엇인지 찾아내고, 이를 바탕으로 전기음성도, 극성 공유 결합, 부분 전하에 관한 보기의 옳고 그름을 판단하는 것입니다.
2. 답변(핵심 요약)
제시된 모형에서 [X]는 원자가 전자가 5개인 질소(N), [Y]는 원자가 전자가 7개인 플루오린(F)입니다.
- 따라서 이 분자는 NF_{3}라는 분자로 추정할 수 있으며, 전기음성도 차이에 의해 모든 보기(ㄱ, ㄴ, ㄷ)가 옳은 설명입니다.
3. 구체적인 설명 및 근거(풀이 과정)
1) [X]와 [Y] 원자의 정체 찾기
- 가장 먼저 해야 할 일은 '공유하기 전의 원래 전자 수'를 세는 것입니다.
① 원자 [X]: 중심에 있는 [X]를 보세요. 안쪽 껍질에 전자 2개가 있고, 바깥쪽 껍질에 총 8개의 전자가 보입니다. 이 중 [Y]와 공유하고 있는 전자쌍은 3쌍입니다. 공유 결합은 한 개씩 내놓아 만드는 것이므로, [X]가 원래 가졌던 바깥쪽 전자는 '비공유 전자쌍 2개 + 공유 전자쌍 중 [X]의 것 3개 = 5개'입니다. 바깥 껍질 전자가 5개인 2주기 원소는 15족인 질소(N)입니다.
② 원자 [Y]: 주변에 있는 [Y]를 보세요. 바깥쪽 껍질에 총 8개의 전자가 있는데, 그 중에서 6개(3쌍)는 자기 혼자 가진 비공유 전자쌍이고, 2개(1쌍)는 [X]와 공유하고 있습니다. 즉, [Y]가 원래 가졌던 바깥쪽 전자는 '6개 + 공유 전자 중 [Y]의 것 1개 = 7개'입니다. 바깥 껍질 전자가 7개인 2주기 원소는 17족인 플루오린(F)입니다.
2) 보기 내용의 3중 교차 검증 및 풀이
1) ㄱ. 전기음성도는 Y > X이다.
검증: 같은 주기(2주기)에서 원자 번호가 커질수록(오른쪽으로 갈수록) 핵의 플러스 전하가 강해져 전자를 당기는 힘인 전기음성도가 커집니다. 질소(N)는 3.0, 플루오린(F)은 4.0으로 전 세계 공통 약속입니다. 따라서 Y(=F) > X(=N)은 참입니다.
2) ㄴ. XY_{3}에는 극성 공유 결합이 있다.
검증: 서로 다른 종류의 원자가 결합하면 전기음성도가 반드시 다릅니다. 힘의 균형이 깨진 줄다리기와 같아서 전자가 한쪽으로 치우치게 되는데, 이를 '극성 공유 결합'이라고 합니다. [X]와 [Y]는 다른 원소이므로 당연히 극성 공유 결합이 존재합니다. 참입니다.
3) ③ ㄷ. XY_{3}에서 Y는 부분적인 음전하(delta-)를 띤다.
검증: 전기음성도가 더 큰 원자가 공유 전자쌍을 자기 쪽으로 더 강하게 끌어당깁니다. 전자는 마이너스(-) 성질을 가지므로, 전자를 당겨온 [Y]쪽이 부분적인 음전하(delta-)를 띠게 됩니다. 참입니다.
4. 참고: 실무적 팁(빠른 문제 풀이 비법)
족 번호 바로 찾기 팁
모형을 보자마자 '비공유 전자 수 + 공유 결합 수'를 더하세요.
$X$: 비공유 2개 + 결합 3개 = 5 (15족)
$Y$: 비공유 6개 + 결합 1개 = 7 (17족)
이것만 알면 주기율표상의 위치를 바로 파악해 전기음성도 대소 비교가 끝납니다.
극성 공유 결합의 '묻지마' 공식
시험 문제에서 '로 되어 있는 분자에서 극성 공유 결합이 있는가?'라고 물을 때, 원소 기호가 서로 다르면 고민할 필요도 없이 'Yes'입니다. 무극성 공유 결합은 $H-H$, $O=O$ 처럼 같은 원소끼리 만났을 때만 형성됩니다.
전기음성도 암기 팁
2주기 원소는 리튬(1.0)부터 시작해서 오른쪽으로 갈수록 0.5씩 커진다고 외우면 편합니다.
(Li:1.0, Be:1.5, B:2.0, C:2.5, N:3.0, O:3.5, F:4.0)
5. 결론
- 이 문제는 원자의 전자 배치를 통해 원소의 정체를 파악하고, 주기율표상의 성질(전기음성도)을 적용하는 전형적인 문제입니다.
- 그러므로 본 문제와 풀이 과정의 반복적 숙달을 통해 질문자님의 개념과 이해를 확고히 다질 수 있어서 중요하답니다.
- [X]는 질소, [Y]는 플루오린임을 파악했다면 전기음성도 차이에 의해 [Y]가 전자를 가져가 음전하를 띠며, 서로 다른 원소 간의 결합이므로 극성 공유 결합이라는 결론에 도달하게 됩니다.
- 따라서 최종적으로 정답은 [ㄱ, ㄴ, ㄷ]이 모두 포함된 ⑤번 선택지가 되는 것이지요.
=======
질문자님의 궁금증이 시원하게 해소되셨기를 바랍니다.
언제든지 더 궁금한 과학적 호기심이나 개념과 이해에 대한 궁금증이 생기면
주저말고 용기있게 지식의 문을 똑똑 두드려 주세요~.👋이상, 융복합 과학기술전문가 이중철이었습니다.🙂
감사합니다.