개념 한 쪽
화학 결합 세트는 결합의 종류와 세기, 분자 간 힘, 그리고 몰·기체 법칙 계산을 묻는다. 이온결합의 정의, 결합 세기 비교, 염화수소의 결합 종류, 산소 16g의 몰수와 분자 수, 아보가드로 법칙의 조건, 물과 황화수소의 비등점 비교, 결합에너지로 본 반응열, 에탄 연소열 계산, 표준상태 기체의 분자량 계산, 상태방정식을 이용한 분자량 계산이 한 묶음으로 나온다.
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출제기준 단원 「화학 결합」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 기체 계산(부피·밀도·몰비 이용) | 2 | 부피·밀도·몰비로 기체의 분자량·생성부피 계산 |
| 반응열 계산(헤스의 법칙 이용) | 1 | 주어진 반응식 열값으로 연소열 등 반응열 계산 |
가장 자주 묻는 것은 기체 계산(부피·밀도·몰비 이용)입니다.
결합은 전자 이동과 공유로 갈린다. 이온결합은 한 원자에서 다른 원자로 전자가 완전히 이동해 양이온과 음이온이 정전기적으로 결합하는 것이다. 공유결합은 전자쌍을 공유하며, 전기음성도가 다른 두 원자가 결합하면 전자가 한쪽으로 치우친 극성 공유결합이 된다. 염화수소(HCl)는 수소와 염소의 전기음성도 차이로 극성 공유결합을 이룬다.
결합의 세기는 원자 사이의 결합이 분자 사이의 힘보다 크다. 원자결합(공유·이온·금속)은 분자간 결합(수소결합·반데르발스힘)보다 강하다. 물의 비등점이 황화수소보다 높은 것은 물 분자 사이에 수소결합이 있기 때문이다.
몰과 아보가드로 법칙은 계산의 기본이다. 산소 O2의 몰질량은 32g/mol이므로 16g은 0.5몰이고, 1몰에 6.02×10^23개가 들어 있으므로 분자 수는 3.01×10^23개다. 아보가드로 법칙은 같은 온도·압력에서 같은 부피의 기체에 같은 수의 분자가 들어 있다는 것이고, 표준상태(0℃, 1기압)에서 기체 1몰의 부피는 22.4L다.
반응열은 결합에너지로 구한다. 반응물의 결합을 끊는 데 필요한 에너지의 합에서 생성물의 결합을 만드는 에너지의 합을 빼면 반응열이 나온다. 수소-수소 104kcal, 염소-염소 58kcal, 수소-염소 103kcal라면 (104+58) - (2×103) = -44kcal이므로 44kcal가 방출된다. 에탄 연소처럼 여러 결합이 바뀌는 반응도 같은 방식으로 계산한다.
분자량은 몰수를 거쳐 구한다. 표준상태에서 기체의 부피를 22.4L/mol로 나누어 몰수를 구하고, 질량을 몰수로 나누면 분자량이 된다. 온도·압력이 표준상태가 아니면 PV = nRT로 몰수를 구한 뒤 같은 방법으로 분자량을 계산한다.
출제 패턴은 네 가지다. ① 결합 종류 — 금속성이 강한 원자와 비금속성이 강한 원자가 만나면 전자 이동으로 이온결합이 되고, 염화수소처럼 비금속끼리 전기음성도 차이로 전자가 치우치면 극성 공유결합이 된다. ② 세기 — 원자결합(공유·이온)이 수소결합 같은 분자 간 힘보다 강하다. ③ 기체 법칙 — 아보가드로 법칙으로 부피비를 분자수 비로 읽고, 밀도비를 분자량비로 바꾸며, 기체 반응에서는 부피비를 반응식 계수비로 계산한다. ④ 에너지·물성 — 주어진 반응식을 조합해 연소열을 구하고, 이온결합 물질은 고체에서 전기를 전도하지 않으며 액체나 수용액에서 전도한다.
금속성이 강한 원자와 비금속성이 강한 원자간의 화학결합의 종류는?
정답 ① · 금속성이 강한 원자와 비금속성이 강한 원자 사이에 형성되는 화학결합의 종류를 묻는 문제이다. 금속성이 강한 원자는 전자를 잃기 쉽고 비금속성이 강한 원자는 전자를 얻기 쉬우므로, 전자의 이동이 일어나 양이온과 음이온이 정전기적 인력으로 결합하는 이온결합이 형성된다.
금속성과 비금속성이 강한 원자 간에는 전자 이동이 일어나 이온 결합이 형성된다.
다음은 원자의 화학 결합력의 세기를 설명한 것이다. 이중맞는 것은?
정답 ③ · 이 문제는 화학 결합과 분자 간 인력의 상대적인 결합 세기를 비교하여 옳은 설명을 찾는 문제이다. 원자들이 전자를 공유하여 형성하는 공유결합(원자결합)은 매우 강한 결합력을 가지며 일반적으로 이온결합이나 분자 간 인력보다 결합 에너지가 크다.
원자 결합력 순서는 원자결합(공유·이온) > 분자간 힘(수소결합)이므로 원자결합이 가장 크다.
기체상태의 염화수소는 어떤 화학결합으로 이루어진 화합물인가?
정답 ① · 기체 상태 염화수소 분자를 구성하는 화학결합의 종류를 묻는 문제이다. 수소와 염소는 둘 다 비금속 원소이므로 전자를 공유하는 공유결합을 형성한다.
염화수소는 전기음성도 차이가 있는 수소와 염소가 공유전자쌍을 형성하므로 극성 공유결합 화합물이다.
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