01 현대의 원자 모형과 오비탈에 대한 설명으로 옳은 것은 O, 옳지 않은 것은 X로 표시하시오.

Ⅱ. 개성 있는 원소 / 1. 원자의 구조

09. 오비탈과 전자 배치

소단원 문제

(1) 현대의 원자 모형에서 전자는 특정 궤도에서 원운동을

한다.···················································(     )

(2) 보어의 원자 모형은 모든 원자들의 선 스펙트럼을 설

명할 수 있다.········································(     )

(3) [eqn: s] 오비탈은 방향성이 있으나 p 오비탈은 방향성이 없

다.·····················································(     )

(4) 오비탈이란 원자핵 주위의 공간에서 전자가 존재할 확

률을 나타낸 함수이다.······························(     )

02 그림은 수소 원자의 1[eqn: s], 2[eqn: s] 오비탈의 모양과 각 오비탈에서 전자가 발견될 확률을 핵으로부터의 거리에 따라 나타낸 것이다.

1s                     2s

다음 설명에 해당하는 오비탈을 있는 대로 쓰시오.

(1) 핵으로부터의 거리가 같으면 전자가 발견될 확률이

방향에 관계없이 같은 오비탈·····················(     )

(2) K 전자껍질에 존재하는 오비탈···················(     )

(3) 전자가 발견될 확률이 0인 곳이 나타나는 오비탈

························································(     )

03 그림은 주양자수(n)가 2인 전자껍질에 존재하는 오비탈을 나타낸 것이다.

(가)         (나)          (다)          (라)

(1) 핵으로부터의 거리만 같으면 방향에 관계없이 전자가

발견될 확률이 같은 오비탈만을 있는 대로 고르시오.

(2) 수소 원자의 경우 (가)~(라) 오비탈의 에너지 준위의

크기를 등호나 부등호를 이용하여 비교하시오.

(3) (가)~(라)에 채워질 수 있는 전자의 총수를 구하시오.

04 오비탈의 에너지 준위에 대한 설명으로 옳은 것은 O, 옳지 않은 것은 X로 표시하시오.

(1) 다전자 원자에서는 주양자수만 같으면 오비탈의 에너지

준위가 같다.··········································(     )

(2) 수소 원자에서는 주양자수가 커질수록 오비탈의 에너지

준위가 높아진다.·····································(     )

(3) 수소 원자에서는 3[eqn: p] 오비탈의 에너지 준위가 3[eqn: s] 오비탈보다

높다.···················································(     )

05 다음은 오비탈을 기호로 나타낸 것이다. (가)~(라)에  대한 설명으로 옳은 것은 O, 옳지 않은 것은 X로 표시하시오.

(1) (가)는 오비탈의 종류에 해당한다.················(     )

(2) (나)는 오비탈에 들어 있는 중성자수를 나타낸다.

························································(     )

(3) [eqn: d] 오비탈은 (다)가 2이상인 경우부터 존재한다.

························································(     )

(4) [eqn: p] 오비탈의 경우 (라)는 3가지 종류가 존재한다.

························································(     )

06 다음은 다전자 원자의 전자 배치에 대한 설명이다. (    )안에 알맞은 말을 쓰시오.

(1) 다전자 원자에서 전자는 (     ) 원리에 의해 에너지

가 낮은 오비탈부터 차례로 채워진다.

(2) 1개의 오비탈에는 전자가 최대 (     )개까지만 들어

갈 수 있고, 이때 두 전자의 스핀 방향은 반대이어야

한다.

(3) 에너지 준위가 같은 오비탈에 전자가 채워지는 경우,

전자는 짝을 짓지 않고 가능한 한 많은 오비탈에 나

누어 배치될 때 안정하다는 원리는 (     ) 규칙이다.

07 다음은 원자 번호가 11인 나트륨(Na)의 전자 배치를 나타낸 것이다.

(1) 원자가 전자 수는 몇 개인지 쓰시오.

(2) 홀전자 수는 몇 개인지 쓰시오.

(3) 바닥상태인지 들뜬상태인지 쓰시오.

08 바닥상태에서 8O의 전자 배치와 에너지 준위를 옳게 나타낸 것은?

①

③

②

④

⑤

09 그림은 산소 원자의 바닥상태에서의 전자 배치를 전자껍질모형 (가)와 오비탈 모형 (나)를 이용하여 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. (가)의 K 전자껍질은 (나)에서 2[eqn: s] 오비탈로 이루어져 있다. ㄴ. (나)의 2[eqn: p] 오비탈에는 홀전자가 2개 있다. ㄷ. (나)에서 주양자수가 같은 오비탈의 에너지 준위는 모두 같다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

10 표는 다전자 원자의 전자 배치와 관련된 자료를 나타낸 것이다.

전자껍질	K	L		M
주양자수(n)	1	2		3
오비탈 종류	1[eqn: s]	2[eqn: s]	2[eqn: p]	3[eqn: s]	3[eqn: p]	3[eqn: d]
오비탈 수(개)	1	1	3	1	3	5
총 오비탈 수(개)	1	4		9
최대 수용 전자 수(개)	2	8		18

A~D에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 1개의 오비탈에는 최대 2개의 전자가 들어갈 수 있다. ㄴ. 주양자수가 [eqn: n]인 전자껍질에는 [eqn: n]종류의 오비탈이 있다. ㄷ. M 전자껍질에 존재하는 오비탈의 에너지 준위는 모두 같다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

11 그림은 질소(N) 원자의 전자를 오비탈에 임의로 배치한 것이다.

(가)

(나)

(다)

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. (가)는 쌓음 원리와 파울리 배타 원리를 모두 만족한다. ㄴ. (나)는 훈트 규칙을 만족한다. ㄷ. (다)는 들뜬상태의 전자 배치이다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

12 어떤 원자 M은 바닥상태에서 3[eqn: p] 오비탈에 전자가 4개 배치된다. M에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 원자 번호는 16이다.

② 홀전자 수는 2개이다.

③ 원자가 전자 수는 6개이다.

④ 전자 2개를 얻어 음이온이 되기 쉽다.

⑤ 전자가 채워진 오비탈의 수는 7개이다.

13 그림은 중성 원자 (가), (나), (다)의 전자 배치를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. (가)의 원자가 전자 수는 2개이다. ㄴ. (다)의 전자 배치는 훈트 규칙에 위배된다. ㄷ. 바닥상태의 전자 배치는 2가지이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

14 그림은 바닥상태에서 마그네슘(Mg)의 전자 배치를 보어의 모형으로 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 오비탈을 이용한 전자 배치는 [eqn: 1s ^{2} `2s ^{2} `2p ^{6} `3s ^{2}]이다. ㄴ. 홀전자 수는 2개이다. ㄷ. 전자가 채워진 오비탈의 수는 4개이다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

15 그림은 임의의 원소 (가)~(마)의 전자 배치를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. (가)와 (라)의 바닥상태에서의 홀전자 수는 같다. ㄴ. (나)와 (다)의 원자가 전자 수는 같다. ㄷ. 바닥상태의 전자 배치는 1개이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

16 그림은 원자 번호가 9인 플루오린(F) 원자와 이온의 전자 배치를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. (가)에서 (나)로 될 때 에너지를 흡수한다. ㄴ. (나)와 (다)는 이온 상태의 전자 배치이다. ㄷ. F의 이온 결합 화합물에서의 전자 배치는 (나)이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

17 그림은 바닥상태의 원자 A와 B의 전자 배치 모형을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. (가)의 원자가 전자 수는 홀전자 수의 2배이다. ㄴ. (나)의 홀전자 수는 (가)의 1.5배이다. ㄷ. (가)와 (나)는 전자가 들어 있는 오비탈 수가 서로 같다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

18 표는 몇 가지 입자들의 중성자수와 전자 배치를 나타낸 것이다.

입자	중성자수	전자 배치
		1s	2s	2p	3s
A2-	8	2	2	6
B	10	2	2	6
C2+	12	2	2	5	1

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A~C는 임의의 원소 기호이다.)

	<보 기>
ㄱ. A, B, C의 질량수 합은 60이다. ㄴ. A의 홀전자는 2개이다. ㄷ. B와 C2+에서 전자가 채워진 오비탈 수는 같다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

19 그림은 임의의 원소 X의 전자를 오비탈에 임의로 배치한 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. (가)와 (라)의 에너지 준위는 서로 같다. ㄴ. (나)의 원자가 전자 수는 (라)의 2배이다. ㄷ. (다)는 들뜬상태이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

20 그림은 어떤 중성 원자의 바닥상태에서의 전자 배치를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. (가)는 2[eqn: s] 오비탈의 전자 배치이다. ㄴ. (나)의 전자 1개가 (다)로 이동하면 음이온이 된다. ㄷ. 전자 1개를 얻으면 아르곤(Ar)의 전자 배치를 가진다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

서술형 문제

21 그림은 원자의 L 전자껍질에 존재하는 4개의 오비탈을 나타낸 것이다.

(가)         (나)        (다)        (라)

(1) 수소 원자에서 각 오비탈의 에너지 준위를 등호나 부등호를 이용하여 비교하시오.

(2) 다전자 원자에서 각 오비탈의 에너지 준위를 등호나 부등호를 이용하여 비교하고, 수소 원자와 차이가 나타나는 이유를 서술하시오.

22 그림은 수소 원자의 몇 가지 오비탈을 나타낸 것이다.

(1) 수소 원자에 대한 각 오비탈의 에너지 준위를 등호나 부등호를 이용하여 비교하시오.

(2) 전자가 1[eqn: s] 오비탈에서 [eqn: 2p _{x}] 오비탈로 전이될 때와 1[eqn: s] 오비탈에서 [eqn: 2p _{x}] 오비탈로 전이될 때 전이 에너지의 크기는 어떠한지 비교하고, 그 이유를 서술하시오.

23 그림은 어떤 중성 원자 X의 전자 배치 일부를 나타낸 것이다. X의 바닥상태 전자 배치를 완성하기 위해서는 5개의 전자를 더 배치해야 한다.

1s     2s          2p         3s          3p

바닥상태일 때 3[eqn: s] 오비탈과 3[eqn: p _{x}], 3[eqn: p _{y}], 3[eqn: p _{z}] 오비탈의 전자 배치를 완성하고, 특히 3[eqn: p] 오비탈에서 나타나는 전자 배치 원리를 이용하여 그렇게 배치한 이유를 서술하시오.

24 그림은 원자 번호 7인 질소 원자에 대해 임의로 전자를 배치한 것을 나타낸 것이다.

1s      2s            2p           3s

(가)

(나)

(다)

(라)

(1) 들뜬상태의 전자 배치를 있는 대로 고르고, 그렇게 판단한 이유를 전자 배치의 원리를 이용하여 서술하시오.

(2) 불가능한 전자 배치를 있는 대로 고르고, 그렇게 판단한 이유를 전자 배치의 원리를 이용하여 서술하시오.

정답과 해설

01 (1)X (2)X (3)X (4)O  02 (1)1s, 2s (2)1s  03 (1)(가) (2)(가)=(나)=(다)=(라) (3)8개  04 (1)X (2)O (3)X 05 (1)O (2)X (3)X (4)O 06 (1)쌓음 (2)2 (3)훈트  07 (1)1개 (2)1개 (3)바닥상태  08 ③ 09 ②  10 ③  11 ①  12 ⑤ 13 ④ 14 ① 15 ①  16 ①  17 ①  18 ③ 19 ① 20 ② 21 (1)(가)=(나)=(다)=(라) (2)해설참조 22 (1)[eqn: 1s<2p _{x} =2p _{z} <3s] 23 해설참조 24 해설참조

01

(1) 전자가 특정 궤도에서 원운동을 하는 원자 모형은 보어의 모형이며, 현대의 원자 모형은 전자의 존재 확률만을 나타낼 수 있는 전자구름 모형이다.

(2) 보어 모형은 수소 원자의 선 스펙트럼은 잘 설명할 수 있지만, 전자를 2개 이상 가진 다전자 원자의 스펙트럼을 해석하는 데에는 한계가 있었다.

(3) [eqn: s] 오비탈은 공 모양으로 방향성이 없지만, [eqn: p] 오비탈은 아령 모양으로 방향에 따라 전자의 존재 확률이 달라진다.

(4) 오비탈이란 원자핵 주위의 공간에서 전자가 존재할 확률을 나타낸 함수로, 전자가 분포할 확률이 높은 공간의 모양과 크기를 알려준다.

02

(1) [eqn: s] 오비탈은 공 모양으로 방향성이 없고, 전자의 존재 확률은 핵으로부터의 거리에 따라서만 달라진다.

(2) K 전자껍질은 주양자수가 1이므로 1[eqn: s] 오비탈이 존재한다.

(3) 전자가 발견될 확률이 0인 마디가 존재하는 오비탈은 주양자수가 2이상인 경우이므로 2[eqn: s] 오비탈에 해당한다.

03

(1) [eqn: s] 오비탈은 공 모양으로, 핵으로부터의 거리만 같으면

방향에 관계없이 전자가 발견될 확률이 같다.

(2) 수소 원자의 경우 오비탈의 에너지 준위는 주양자수

([eqn: n])에 의해서만 결정되며, 오비탈의 종류에는 관계없으므로 주어진 모든 오비탈에서의 에너지 준위는 같다.

(3) 각 오비탈에는 전자가 최대 2개씩 들어갈 수 있으므로

(가)~(라)에 채워질 수 있는 전자의 총수는 8개이다.

04 (1) 수소 원자의 경우 주양자수가 같으면 오비탈의 에너지 준위가 같지만, 다전자 원자의 경우 전자가 2개 이상이므로 주양자수뿐만 아니라 오비탈의 종류에 의해서도 에너지 준위가 달라진다.

(2) 수소 원자의 경우 주양자수가 커지면 오비탈의 에너지 준위가 높아진다.

(3) 수소 원자에서는 주양자수만 같으면 오비탈의 에너지 준위가 같으므로 3[eqn: s] 오비탈과 3[eqn: p] 오비탈의 에너지 준위는 같다.

05

(1), (2) (가)는 오비탈의 종류, (나)는 오비탈에 들어 있는 전자수, (다)는 주양자수, (라)는 오비탈의 방향에 해당한다.

(3) [eqn: d] 오비탈은 주양자수가 3 이상인 경우부터 존재한다.

(4) [eqn: p] 오비탈의 경우 3차원 공간의 각 축 방향에 따라 3개의 오비탈 [eqn: p _{x} ,`p _{y} ,`p _{z}]가 존재한다.

06

(1) 다전자 원자에서 전자는 쌓음 원리에 의해 에너지 준위가 낮은 오비탈부터 차례로 채워진다.

(2) 파울리 배타 원리에 의하면 1개의 오비탈에는 전자가 최대 2개까지 들어갈 수 있고, 이때 두 전자의 스핀 방향은 서로 반대이어야 한다.

(3) 훈트 규칙에 따르면 에너지 준위가 같은 여러 개의 오비탈에 전자가 채워질 때 쌍을 이루지 않은 홀전자 수가 많은 전자 배치가 안정하다.

07

(1) 원자가 전자 수는 바닥상태 전자 배치에서 가장 바깥 전자껍질에 존재하는 전자이므로 3[eqn: s] 오비탈에 있는 1개이다.

(2) 홀전자 수는 짝짓지 않은 전자이므로 3[eqn: s] 오비탈에 있는 전자 1개이다.

(3) 전자가 에너지 준위가 낮은 오비탈부터 차례로 채워져 있으므로 바닥상태의 전자 배치에 해당한다.

08

산소 원자의 경우 바닥상태의 전자 배치는 [eqn: 1s ^{2} `2s ^{2} 2p ^{4}]이며, [eqn: 2p ^{4}]는 [eqn: 2p _{x} ^{``2} `2p _{y} ^{1} 2p _{z} ^{`1}]가 된다. 이때 오비탈의 에너지 준위는 [eqn: 1s<2s<2p _{x} =2p _{y} =2p _{z}]이다.

09

ㄴ. 산소의 전자 배치는 [eqn: 1s ^{2} `2s ^{2} `2p _{x} ^{`2} `2p _{y} ^{`1} `2p _{z} ^{`1}]이므로 (나)의 2[eqn: p] 오비탈에는 홀전자가 2개 존재한다.

ㄱ. (가)의 K 전자껍질은 주양자수가 1이므로(나)에서 1[eqn: s] 오비탈로 이루어져 있다.

오답 체크

ㄷ. 산소 원자는 다전자 원자에 해당하므로 (나)에서 주양

자수가 같아도 오비탈의 에너지 준위는

[eqn: 2s<2p _{x} =2p _{y} =2p _{z}]로 오비탈의 종류에 따라 다르게 나타난다.

10

ㄱ. 1개의 오비탈에는 2개의 전자가 들어갈 수 있다.

ㄴ. 주양자수가 1인 K 전자껍질에는 1종류([eqn: s] 오비탈), 주양자수가 2인 L 전자껍질에는 2종류([eqn: s,`p] 오비탈)의 오비탈이 있는 것으로 보아 주양자수가 [eqn: n]인 전자껍질에는 [eqn: n]종류의 오비탈이 있다.

ㄷ. 다전자 원자의 경우 주양자수가 같을 때 오비탈의 에너지 준위는 [eqn: s<p<d]이다. 따라서 다전자 원자인 경우 M 전자껍질에 존재하는 오비탈의 에너지 준위는

오답 체크

다르다.

11

ㄱ. (가)는 에너지 준위가 낮은 오비탈부터 차례로 전자가

배치된다는 쌓음 원리와 한 오비탈에 스핀 방향이 서로

반대인 전자가 2개씩 들어갈 수 있다는 파울리 배타 원리

를 모두 만족한다.

ㄴ. (나)는 3개의 2[eqn: p] 오비탈에 전자가 1개씩 배치되기 전에 전자가 쌍을 이루었으므로 훈트 규칙에 어긋

오답 체크

난다.

ㄷ. (가)는 바닥상태, (나)는 들뜬상태의 전자배치이며,

(다)는 2[eqn: p] 오비탈에 스핀 방향이 같은 전자가 배치되었으

므로 불가능한 전자 배치이다.

12

M의 전자 배치는 바닥상태에서 3[eqn: p] 오비탈에 전자가 4개

배치되어야 하므로 [eqn: 1s ^{2} 2s ^{2} 2p ^{6} 3s ^{2} 3p ^{4}]이며, [eqn: 3p ^{4}]는 [eqn: 3p _{x} ^{`2} `3p _{y} ` ^{1} 3p _{z} ^{``1}]

이다.

⑤ 전자가 채워진 오비탈은 1[eqn: s], 2[eqn: s], 2[eqn: p _{x}], 2[eqn: p _{y}], 2[eqn: p _{z}], 3[eqn: s], 3[eqn: p _{x}], 3[eqn: p _{y}], 3[eqn: p _{z}]으로 9개이다.

① 총 전자 수는 16개이므로 양성자수는 16개이고, 원자 번호는 16이다.

오답 체크

②, ③ 홀전자 수는 2개이며, 원자가 전자 수는 주양자수

가 3인 M 전자껍질에 있는 6개이다.

④ 전자를 2개 얻으면 Ar의 전자 배치를 이루며 음이온이

된다.

13

ㄴ. 훈트 규칙에 따르면 에너지 준위가 같은 여러 개의 오비탈에 전자가 채워질 때, 쌍을 이루지 않은 홀전자 수가 많은 배치가 더 안정하다. 그런데 (다)의 전자 배치는 2[eqn: p] 오비탈의 각 오비탈에 전자가 1개씩 고르게 배치되지 않아 훈트 규칙에 위배된다.

ㄷ. 바닥상태의 전자 배치는 (가)와 (나)의 2가지이다.

ㄱ. (가)의 원자가 전자 수는 가장 바깥 전자껍질인 L 전자껍질([eqn: n]=2)에 존재하는 전자 수에 해당하므로

오답 체크

2[eqn: s] 오비탈과 2[eqn: p] 오비탈에 있는 4개이다.

14

ㄱ. 바닥상태에서 마그네슘의 오비탈 전자 배치는 [eqn: 1s ^{2} 2s ^{2} 2p ^{6} 3s ^{2}]이다.

ㄴ. 가장 바깥 전자껍질의 오비탈에 전자가 모두 채워져 있으므로 홀전자는 없고, 원자가 전자 수는 2이다.

오답 체크

ㄷ. 전자가 채워진 오비탈의 수는 1[eqn: s]와 2[eqn: s], 3[eqn: s] 오비탈 각

1개씩과 2[eqn: p] 오비탈 3개이므로 총 6개이다.

15

ㄱ. (가)와 (라)의 바닥상태의 홀전자 수는 1개로 서로 같다.

ㄴ. (나)와 (다)의 원자가 전자 수는 각각 2개와 4개로 서로 다르다.

오답 체크

ㄷ. 바닥상태의 전자 배치는 (가), (다), (라), (마)의 4개이다.

16

ㄱ. (가)는 원자의 바닥상태, (나)는 원자의 들뜬상태, (다)

는 이온의 전자 배치이다. 바닥상태에서 들뜬상태로 될 때

에너지를 흡수한다.

ㄴ. (나)는 원자의 들뜬상태의 전자 배치이다.

오답 체크

ㄷ. F이 이온 결합 화합물을 이룰 때 -1가의 음이온이 되

면서 안정한 네온(Ne)의 전자 배치를 하므로 전자 배치는

(다)이다.

17

ㄱ. (가)의 오비탈 전자 배치는 [eqn: 1s ^{2} 2s ^{2} 2p _{x} ^{`1} `2p _{y} ^{1}]이므로 원자가 전자 수는 4개이고, 홀전자 수는 2개이다. 따라서 원자가

전자 수는 홀전자 수는 2배이다.

ㄴ. (가)의 홀전자 수는 2개이고, (나)의 오비탈 전자 배치

는 [eqn: 1s ^{2} 2s ^{2} 2p _{x} ^{`1} `2p _{y} ^{1} `2p _{z} ^{1}]이므로 홀전자 수는 3개이다. 따라서  (나)의 홀전자 수는 (가)의 1.5배이다.

ㄷ. 전자가 들어 있는 오비탈 수는 (가)의 경우는 4개이고, (나)의 경우는 5개로 서로 같지 않다.

정답 키워드

18

ㄱ. A, B, C의 질량수 합은 60(=16+20+24)이다.

ㄴ. A의 오비탈 전자 배치는 [eqn: 1s ^{2} 2s ^{2} 2p _{x} ^{`2} `2p _{y} ^{1} `2p _{z} ^{1}]이므로 홀전

자는 2개이다.

ㄷ. B의 오비탈 전자 배치는 [eqn: 1s ^{2} `2s ^{2} 2p ^{6}]이고, C2+의 오비탈 전자 배치는 [eqn: 1s ^{2} `2s ^{2} 2p ^{5} 3s ^{1}]이므로 전자가 채워진 오비탈 수는 C2+(1[eqn: s], 2[eqn: s], 2[eqn: p _{x}], 2[eqn: p _{y}], 2[eqn: p _{z}]z, 3[eqn: s]로 6개)이 B(1[eqn: s], 2[eqn: s], 2[eqn: p _{x}], 2[eqn: p _{y}], 2[eqn: p _{z}]으로 5개)보다 1개 더 많다.

정답 키워드

19

ㄱ. (가)와 (라)는 바닥상태로 에너지 준위가 서로 같고,

(나)는 들뜬상태이다.

ㄴ. 원자가 전자는 바닥상태 전자 배치에서 가장 바깥 전자껍질에 존재하는 전자로, 화학 결합에 관여한다. (나)는 들뜬 상태이고, (라)는 바닥상태이므로 원자가 전자 수는 (라)에서 6이다.

정답 키워드

ㄷ. (다)는 오비탈에 들어 있는 두 전자의 스핀 방향이 달

라야 한다는 파울리 배타 원리에 위배된다. 따라서 존재하

지 않는 전자 배치이다.

20

ㄷ. 이 중성 원자의 전자 배치는 K(2) L(8) M(7)이므로

전자 1개를 얻으면 K(2) L(8) M(8)의 전자 배치가 되므로

원자 번호 18인 아르곤(Ar)의 전자 배치를 가진다.

ㄱ. (가)는 M 전자껍질에 있는 3[eqn: s] 오비탈의 전자 배치에 해당한다.

정답 키워드

ㄴ. (나)의 전자 1개가 (다)로 이동하면 바닥상태에서 들뜬

상태로 되는 것이다. 한편, 원자가 음이온이 되려면 전자

를 1개 더 얻어야 한다.

21

모범답안_ (1) (가)=(나)=(다)=(라)

(2) (가)<(나)=(다)=(라), 다전자 원자의 경우에는 전자 사

이의 반발력이 작용하므로 같은 전자껍질에 존재하는 오

비탈이라도 에너지 준위가 다르기 때문이다.

해설_ (1) 수소 원자의 경우 전자가 1개이므로 오비탈의 에너지 준위가 주양자수에 의해서만 결정된다. 따라서 주어진 (가)~(라)의 에너지 준위는 모두 같다.

(2) 다전자 원자의 경우 전자가 2개 이상이므로 주양자수

뿐만 아니라 오비탈의 종류에 의해서도 에너지 준위가 달

라진다.

(2) 전자 사이의 반발력

정답 키워드

등급	채점 기준	배점(%)
A	오비탈의 에너지 준위를 옳게 비교하고, 이유를 옳게 서술한 경우	100
B	오비탈의 에너지 준위만 옳게 비교한 경우	40

22

모범답안_ (1)[eqn: 1s`<2p _{x} =2p _{z} <3s]

(2) 같다. 2[eqn: p _{x}] 오비탈과 2[eqn: p _{z}] 오비탈은 주양자수가 같아 에너지 준위가 같으므로 1[eqn: s] 오비탈로부터의 전이 에너지 크

기는 같다.

해설_ (1) 수소 원자의 경우 주양자수가 클수록 에너지 준위가 커지므로 각 오비탈의 에너지 준위는 [eqn: 1s`<2p _{x} =2p _{z} <3s] 순으로 크다.

(2) 2[eqn: p _{x}]오비탈과 2[eqn: p _{z}] 오비탈은 주양자수가 같아 에너지 준

위가 같다. 따라서 전자가 1[eqn: s] 오비탈에서 2[eqn: p _{x}] 오비탈과 2[eqn: p _{z}]오비탈로 전이될 때 전이 에너지 크기는 서로 같다.

(2) 주양자수가 같다.

정답 키워드

등급	채점 기준	배점(%)
A	전이 에너지 크기를 옳게 비교하고, 이유를 옳게 서술한 경우	100
C	전이 에너지 크기만 옳게 비교한 경우	40

23

모범답안_ [eqn: 3s ^{2} `3p _{x} ^{`1} 3p _{y} ^{1} `3p _{z} ^{1}], 훈트 규칙에 의해 각 오비탈에 전자가 1개씩 고르게 배치되어 홀전자가 많아야 하기 때문이다.

해설_ 훈트 규칙에 따르면 에너지 준위가 같은 여러 개의 오비탈에 전자가 채워질 때, 쌍을 이루지 않은 홀전자 수가 많은 전자 배치가 더 안정하다.

훈트 규칙, 홀전자

정답 키워드

등급	채점 기준	배점(%)
A	전자 배치를 옳게 나타내고, 이유를 옳게 서술한 경우	100
B	전자 배치만 옳게 쓴 경우	50

24

모범답안_ (1) (나), (라), 전자가 에너지가 낮은 오비탈부터 채워지지 않았기 때문(쌓음 원리에 위배되었기 때문)이다.

(2) (가), 1개의 오비탈에는 전자가 최대 2개까지만 들어갈

수 있다는 파울리 배타 원리에 위배되기 때문이다.

해설_ (1) 쌓음 원리에 의해 전자는 에너지 준위가 낮은 오비탈부터 차례로 채워지게 된다. 이때 (나)는 2[eqn: s] 오비탈에 2개의 전자가 채워지지 않았는데, 2[eqn: p] 오비탈에 전자가 배치되었고, (라)는 2[eqn: p] 오비탈이 채워지지 않았는데 3[eqn: s] 오비탈에 전자가 배치되었으므로 들뜬 상태이다.

(2) 파울리 배타 원리에 의해 1개의 오비탈에는 전자가 최

대 2개까지 들어갈 수 있으며, 이때 두 전자의 스핀 방향

은 서로 반대이어야 한다. 따라서 (가)의 경우 2[eqn: s] 오비탈

에 전자가 3개 들어가 있으므로 불가능한 전자 배치이다.

(1) 쌓음 원리 (2) 파울리 배타 원리

정답 키워드

문항	등급	채점 기준	배점(%)
(1)	A	전자 배치와 이유를 모두 옳게 서술한 경우	100
	B	전자 배치만 옳게 고른 경우	40
(2)	A	전자 배치와 이유를 모두 옳게 서술한 경우	100
	B	전자 배치만 옳게 고른 경우	40