위험물산업기사 원자의 구조와 원소의 주기율 개념 정리
중요도 ★★★☆☆ · 12% (추정)
개요
이 단원에서는 원자를 이루는 양성자·중성자·전자와, 원자번호·질량수의 뜻, 동위원소와 동소체, 전자 배치와 주기율표에서 나타나는 성질의 경향을 배웁니다. 위험물의 성질(알칼리금속의 반응성, 할로젠의 산화력)을 이해하는 바탕이 됩니다.
원자번호는 원자핵의 양성자 수이고, 질량수는 양성자 수와 중성자 수를 더한 값입니다. 원자번호는 같은데 질량수가 다른 원자를 동위원소라 하고, 같은 원소로 되어 있지만 성질이 다른 물질을 동소체라 합니다. 적린과 황린은 모두 인으로 된 동소체입니다.
주기율표의 같은 족 원소는 가장 바깥 전자 수가 같아 성질이 비슷합니다. 알칼리금속은 아래로 갈수록 반응성이 커서 리튬보다 나트륨, 나트륨보다 칼륨이 물과 더 격렬하게 반응합니다. 같은 주기에서는 오른쪽으로 갈수록 원자 반지름이 작아집니다.
핵심 개념
원자번호와 질량수
원자번호 = 양성자 수, 질량수 = 양성자 수 + 중성자 수. 나트륨(원자번호 11, 질량수 23)의 중성자 수는 12 입니다.
외우는 요령중성자 = 질량수 − 원자번호.
동위원소
원자번호는 같고 질량수(중성자 수)만 다른 원자입니다. 수소와 중수소가 예이며 화학적 성질은 거의 같습니다.
외우는 요령번호 같고 무게 다름.
동소체
한 가지 원소로 이루어졌지만 원자 배열이 달라 성질이 다른 물질입니다. 적린과 황린, 다이아몬드와 흑연, 산소와 오존이 예입니다.
외우는 요령적린·황린은 둘 다 인(P).
최외각 전자
가장 바깥 전자껍질의 전자 수가 같은 족의 성질을 정합니다. 염소(원자번호 17)는 2·8·7 로 채워져 최외각 전자가 7개입니다.
외우는 요령할로젠은 7개, 알칼리금속은 1개.
주기율표의 경향
같은 족에서는 아래로 갈수록 원자가 커지고 금속의 반응성이 커집니다. 같은 주기에서는 오른쪽으로 갈수록 원자 반지름이 작아지고 이온화에너지는 대체로 커집니다.
외우는 요령아래로 갈수록 크고 활발.
자주 나오는 포인트
- 동위원소·동소체·이성질체·동족체의 뜻을 구별하는 문제가 자주 나옵니다.
- 알칼리금속의 반응성 순서 Li < Na < K 를 기억하세요.
- 중성자 수 계산은 질량수에서 원자번호를 빼면 됩니다.
헷갈리는 것 비교: 헷갈리는 '동○○'
| 용어 | 뜻 | 예 |
|---|---|---|
| 동위원소 | 원자번호 같고 질량수 다름 | 수소와 중수소 |
| 동소체 | 같은 원소, 다른 홑원소 물질 | 적린과 황린 |
| 이성질체 | 분자식 같고 구조 다름 | 에탄올과 다이메틸에터 |
| 동족체 | 같은 일반식, CH₂ 씩 차이 | 메테인과 에테인 |
대표 문제 3개
검수를 마친 예상문제 가운데 이 단원의 대표 문제입니다.
문제 1. 다음 중 서로 동소체 관계인 것은?
- ① 메테인과 에테인
- ② 적린과 황린
- ③ 수소와 중수소
- ④ 에탄올과 다이메틸에터
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정답: ② 적린과 황린
핵심: 동소체: 같은 원소로 된 다른 홑원소 물질 (적린·황린, 다이아몬드·흑연)
동소체는 한 가지 원소로만 이루어졌지만 원자 배열이 달라 성질이 다른 물질입니다. 적린(제2류)과 황린(제3류)은 모두 인(P)으로 되어 있지만 위험성과 저장 방법이 다릅니다. 연소하면 둘 다 오산화인이 생기는 것으로 동소체임을 확인할 수 있습니다.
틀린 선지
- 수소와 중수소: 수소와 중수소는 질량수만 다른 동위원소입니다.
- 에탄올과 다이메틸에터: 분자식(C₂H₆O)이 같고 구조가 다른 이성질체입니다.
- 메테인과 에테인: 같은 일반식을 가진 동족체입니다.
문제 2. 원소의 원자번호가 나타내는 것은?
- ① 양성자 수와 중성자 수의 합
- ② 원자핵 속 양성자의 수
- ③ 전자껍질의 수
- ④ 원자핵 속 중성자의 수
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정답: ② 원자핵 속 양성자의 수
핵심: 원자번호 = 양성자 수 (= 중성 원자의 전자 수)
원자번호는 원자핵에 들어 있는 양성자의 수입니다. 전기를 띠지 않은 원자에서는 전자 수도 양성자 수와 같습니다. 양성자 수와 중성자 수를 더한 값은 질량수라고 부릅니다.
틀린 선지
- 원자핵 속 중성자의 수: 중성자 수는 같은 원소라도 다를 수 있어(동위원소) 원자번호가 되지 못합니다.
- 양성자 수와 중성자 수의 합: 이것은 질량수입니다.
- 전자껍질의 수: 전자껍질의 수는 주기율표의 주기 번호와 관련이 있습니다.
문제 3. 원자번호는 같지만 질량수가 서로 다른 원자를 무엇이라 하는가?
- ① 동위원소
- ② 동족체
- ③ 동소체
- ④ 이성질체
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정답: ① 동위원소
핵심: 동위원소: 양성자 수 같고 중성자 수 다름
양성자 수(원자번호)는 같고 중성자 수가 달라 질량수만 다른 원자를 동위원소라고 합니다. 수소(¹H)와 중수소(²H)가 대표적인 예이며, 화학적 성질은 거의 같습니다.
틀린 선지
- 동소체: 동소체는 같은 원소로 이루어졌지만 성질이 다른 물질입니다(예: 적린과 황린).
- 이성질체: 이성질체는 분자식은 같지만 구조가 다른 화합물입니다.
- 동족체: 동족체는 같은 일반식을 가지며 CH₂ 만큼씩 차이 나는 화합물 무리입니다.
AI 작성 · 검수 완료 · AI가 새로 쓴 글 가운데, 작성과 분리된 AI 검증(다시 읽고 사실·수치 확인)을 통과한 단원만 싣습니다. 틀린 곳을 발견하면 알려 주세요.