01 다음은 이온화 에너지와 전자 친화도에 대한 설명이다. (   )안에 들어갈 알맞은 말을 쓰시오.

Ⅱ. 개성 있는 원소 / 2. 주기적 성질

12. 원소의 주기적 성질(2)

소단원 문제

(1) 같은 주기에서는 원자 번호가 클수록 이온화 에너지가

(      )하고, 같은 족에서는 원자 번호가 클수록 이

온화 에너지가 (      )한다.

(2) 이온화 에너지가 작을수록 (      )이온이 되기 쉽고,

전자 친화도가 클수록 (      )이온이 되기 쉽다.

(3) 같은 주기에서는 (      )족 원소의 이온화 에너지가

가장 작고, (      )족 원소의 이온화 에너지가 가장

크다.

(4) 순차적 이온화 에너지는 차수가 커질수록 점점 (      )한다.

(5) 2족인 마그네슘(Mg)은 (     )번째 전자를 떼어낼 때

순차적 이온화 에너지가 급격히 증가한다.

02 그림은 원자 번호 1~20번 원소들의 이온화 에너지 변화를 나타낸 것이다. (단, A~T는 임의의 원소 기호이다.)

(1) 금속성이 가장 큰 원소를 골라 기호를 쓰시오.

(2) 원자 반지름이 가장 큰 원소를 골라 기호를 쓰시오.

(3) 전기 음성도가 가장 큰 원소를 골라 기호를 쓰시오.

03 표는 3주기에 속한 임의의 원소 X의 순차적 이온화 에너지를 나타낸 것이다. 원소 X에 대한 설명 중 옳은 것은 O, 옳지 않은 것은 X로 표시하시오.

(1) 3주기 14족 원소이다.·······························(     )

(2) X의 원자가 전자 수는 3이다.·····················(     )

(3) X의 산화물의 화학식은 X2O3이다.···············(     )

04 다음은 4가지 원자가 각각 이온으로 변할 때의 에너지 출입을 나타낸 식이다. 각 에너지 [eqn: E]1~[eqn: E]4의 크기를 등호나 부등호를 이용하여 비교하시오.

• Li(g)+E1   →  Li+(g)+e-

• Na(g)+E2  → Na+(g)+e-

• O(g)+e-  →  [eqn: rmO^-](g)+[eqn: E]3

• F(g)+e-  → [eqn: rmF^-](g)+[eqn: E]4

(1) [eqn: E _{1}] (     ) [eqn: E _{2}]          (2) [eqn: E _{3}](     ) [eqn: E _{4}]

05 그림은 임의의 원자 A~D의 보어 모형을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 이온 반지름은 B2-이 D+보다 크다. ㄴ. 전기 음성도가 가장 큰 것은 C이다. ㄷ. 제1 이온화 에너지가 가장 작은 것은 D이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

06 그림은 원자 번호가 연속적으로 증가하는 원자 A~D의 제1 이온화 에너지와 제2 이온화 에너지를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A~D는 임의의 원소 기호이며, 2, 3주기의 원소이다.)

	<보 기>
ㄱ. 안정한 이온의 반지름은 A 이온이 C 이온보다 크다. ㄴ. C는 이온 반지름이 원자 반지름보다 크다. ㄷ. D의 원자가 전자 수는 3이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

07 그림은 3주기 원소 X~Z에 대하여 순차적 이온화 에너지를 상댓값으로 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, X, Y, Z는 임의의 원소 기호이다.)

	<보 기>
ㄱ. 유효 핵전하는 X가 Y보다 크다. ㄴ. 전기 음성도는 Z가 X보다 크다. ㄷ. 바닥상태의 전자 배치에서 홀전자 수가 가장 많은 것 은 Y이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

08 그림은 몇 가지 중성 원자 또는 1원자 이온 A~D에 대하여 양성자수와 전자 수의 비[eqn: LEFT ( {양성자수} over {전자`수} RIGHT )]를 전자 수에 따라 나타낸 것이다.

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

	<보 기>
ㄱ. 바닥상태에서 홀전자 수는 A가 B보다 많다. ㄴ. 제1 이온화 에너지의 크기는 D가 B보다 작다. ㄷ. A와 C의 반지름의 차이가 나타나는 이유는 전자껍질 수 때문이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

서술형 문제

09 표는 2주기 원소 A와 B의 순차적 이온화 에너지(En)를 나타낸 것이다. (단, A와 B는 임의의 원소 기호이다.)

원소	순차적 이온화 에너지[eqn: (E _{n} ,` TIMES 10 ^{3} ` rm kJ/mol)]
	E1	E2	E3	E4	E5	E6	E7
A	1.4	2.9	4.6	7.5	9.4	53.3	64.4
B	1.3	3.4	5.3	7.5	11.0	13.3	71.3

(1) A와 B의 원자가 전자 수를 각각 구하시오.

(2) 기체 상태의 원자 B에서 전자 2개를 떼어내기 위해 필요한 에너지(kJ/mol)를 구하고, 그렇게 판단한 이유를 서술하시오.

10 그림은 2, 3주기에 속하는 원소 A~D의 원자가 전자 수에 따른 제1 이온화 에너지를 나타낸 것이다. (단, A~D는 임의의 원소 기호이다.)

(1) A~D 중 원자 반지름이 가장 큰 원소를 쓰시오.

(2) A가 B보다 제1 이온화 에너지가 큰 이유를, 전자 배치의 원리를 이용하여 서술하시오.

정답과 해설

01 (1)증가, 감소 (2)양, 음 (3)1, 18 (4)증가 (5)3  02 (1)S (2)S (3)I 03 (1)X  (2)O (3)O  04 (1)> (2)<  05 ③ 06 ①  07 ④  08 ②  09 (1)A:5개, B:6개 (2)해설참조 10 (1)C (2)해설참조

01

(1) 같은 주기에서는 원자 번호가 클수록 유효 핵전하가

증가하여 원자핵과 전자 사이의 인력이 증가하므로 이온

화 에너지가 증가하고, 같은 족에서는 원자 번호가 클수록

전자껍질 수가 증가하여 원자핵과 전자 사이의 인력이 감

소하므로 이온화 에너지가 감소한다.

(2) 이온화 에너지가 작을수록 전자를 떼어 내기 쉬우므로

양이온이 되기 쉽고, 전자 친화도가 클수록 전자를 쉽게

얻으므로 음이온이 되기 쉽다.

(3) 같은 주기에서는 1족 원소의 이온화 에너지가 가장 작

고, 18족 원소의 이온화 에너지가 가장 크다.

(4) 순차적 이온화 에너지는 차수가 커질수록 전자 사이의

반발력이 감소하여 상대적으로 유효 핵전하가 증가하므로

순차적 이온화 에너지는 점점 증가한다.

(5) 순차적 이온화 에너지가 급격하게 증가하기 전까지 떼

어낸 전자 수가 원자가 전자 수이다. 2족인 마그네슘(Mg)

의 원자가 전자 수는 2이므로 3번째 전자를 떼어 낼 때

순차적 이온화 에너지가 급격히 증가한다.

02

같은 주기에서 이온화 에너지는 1족 원소가 가장 작고, 18

족 원소가 가장 크므로 C, K, S가 1족 원소이고, B, J, R

이 18족 원소라는 것을 알 수 있다. 따라서 C, K, S는 각

각 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K)이고, B, J, R은 각각 헬

륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar)이다.

(1) 금속성이 가장 큰 원소는 양이온이 되기 가장 쉬워야

하므로 4주기 1족 원소인 칼륨(K)이다.

(2) 원자 반지름이 가장 큰 원소는 전자껍질 수가 가장 크

면서 원자 번호가 작아야 하므로 4주기 1족 원소인 칼륨

(K)이다.

(3) 전기 음성도가 가장 큰 원소는 플루오린(F)이다.

03

(1), (2) X는 3주기 원소인데 순차적 이온화 에너지가 E3와 E4에서 크게 차이가 나므로(E3<<E4) 13족 원소임을 알

수 있다. 따라서 원자 번호 13인 알루미늄이며, 원자가 전

자 수는 3이다.

(3) 산화 이온(O2-)은 -2가의 음이온이고, 알루미늄 이온

(Al3+)은 +3가의 양이온이므로 산화물의 화학식은 X2O3이다.

04

(1) 같은 족에서 이온화 에너지는 원자 번호가 클수록 감

소한다. 따라서 원자 번호가 Li<Na이므로 이온화 에너지

는 [eqn: E]1>[eqn: E]2이다.

(2) 같은 주기에서 전자 친화도는 원자 번호가 클수록 대

체로 증가한다. 따라서 원자 번호가 O<F이므로 전자 친

화도는 [eqn: E]3<[eqn: E]4이다.

05

A는 리튬(Li), B는 산소(O), C는 네온(Ne), D는 나트륨(Na)이다.

ㄱ. B2-과 D+의 전자 배치는 1s22s22p6으로 등전자 이온이다.

등전자 이온인 경우 원자 번호가 클수록 유효 핵전하가

증가하여 이온 반지름이 작아지므로 B2-의 이온 반지름이

D+보다 크다.

ㄷ. 제1 이온화 에너지가 가장 작은 원소는 1족 원소 중

주기가 큰 것이므로 D이다.

ㄴ. 전기 음성도는 공유 결합 전자쌍을 잡아당기는

오답 체크

능력을 의미하므로 18족 원소인 C와는 관계없다. 주어진 원소

중전기 음성도가 가장 큰 원소는 B이다.

06

원자 번호가 연속적으로 증가하는 원자 A~D에서 제1 이

온화 에너지는 B가 가장 크고, C가 가장 작으므로 B는 2

주기 18족 원소인 네온(Ne), C는 3주기 1족 원소인 나트

륨(Na)임을 알 수 있다. 따라서 A는 플루오린(F), D는 마

그네슘(Mg)이다.

ㄱ. A와 C가 안정한 이온이 되면 B의 전자 배치를 이루

게 되고, 이때 두 이온은 등전자 이온에 해당되므로 원자

번호가 작은 A 이온의 반지름이 C 이온보다 크다.

ㄴ. C는 1족 알칼리 금속 원소이므로 이온이 되면 원자가 전자 1개를 잃으면서 양이온이 된다. 따라서 전자껍질 수가 감소하므로 이온 반지름이 원자 반지름보다 작다.

오답 체크

ㄷ. D는 3주기 2족 원소에 해당하므로 원자가 전자 수는 2이다.

07

ㄴ. 같은 주기에서 전기 음성도는 비금속 원소가 금속 원

소보다 크므로 Z가 X보다 크다.

ㄷ. 바닥상태의 전자 배치는 X의 경우에는 1s2 2s2 2p6 3s2

이므로 홀전자 수는 0개이고, Y는 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2이므

로 홀전자 수는 2개이며, Z는 1s22s22p63s23p5이므로 홀전

자 수는 1개이다. 따라서 홀전자 수가 가장 많은 것은 Y

이다.

ㄱ. 같은 주기에서 원자 번호가 커질수록 유효 핵전하가 증가하므로 유효 핵전하는 X가 Y보다 작다.

오답 체크

08

ㄴ. 제1 이온화 에너지의 크기는 1족 원소인 D가 17족 원

소인 B보다 작다.

ㄱ. 바닥상태에서의 전자 배치는 A는 1s22s22p6이고, B는 1s22s22p5이므로 홀전자 수는 A는 0이고, B는 1개이다.

오답 체크

ㄷ. 등전자 이온인 A와 C의 반지름이 차이가 나타나는 이

유는 유효 핵전하 때문이다. 즉, 유효 핵전하가 큰 A의 이

온 반지름이 C보다 작다.

09

모범답안_ (1) A: 5개, B: 6개

(2) 4.7×103 kJ/mol, E1은 중성 원자에서 전자 1개를 떼어

내는 데 필요한 에너지이고, [eqn: E]2는 +1가의 양이온에서 전자 1개를 떼어 내는 데 필요한 에너지이므로 두 값을 합

해야 하기 때문이다.

해설_ (1) A는 [eqn: E]5와 [eqn: E]6의 차이가 크게 나타나므로 원자가 전자 수가 5개임을 알 수 있다. 따라서 A는 2주기 15족 원소인 질소 (N)이다. B는 [eqn: E]6과 [eqn: E]7의 차이가 크게 나타나므로 원자가 전자 수가 6개임을 알 수 있다. 따라서 B는 2주기 16족 원소인 산소 (O)이다.

(2) [eqn: E]1은 중성 원자에서 전자 1개를 떼어 내는 데 필요한

에너지이고, [eqn: E]2는 +1가의 양이온에서 전자 1개를 떼어 내

는 데 필요한 에너지이므로 두 값을 합한 값이 중성 원자

에서 전자 2개를 떼어 내는 데 필요한 에너지이다. 따라서

(1.3×103)+(3.4×103)=4.7×103(kJ/mol)이다.

(2) [eqn: E]1, [eqn: E]2

정답 키워드

등급	채점 기준	배점(%)
A	필요한 에너지 값을 옳게 쓰고, 그렇게 판단한 이유를 옳게 서술한 경우	100
B	필요한 에너지 값만 옳게 쓴 경우	40

10

모범답안_ (1) C

(2) A에 비해 B는 2p 오비탈에 전자가 4개 채워지므로

한 오비탈에 전자 2개가 채워진다. 따라서 전자 사이의 반

발력에 의해 상대적으로 전자 1개를 떼어 내기 쉽기 때문

이다.

해설_ 2, 3주기 원소 중 원자가 전자 수가 5인 원소는 질소(N)와 인(P)이고, 원자가 전자 수가 6인 원소는 산소(O)와 황(S)이다.

이때 같은 족에서는 원자 번호가 커질수록 이온화 에너지

가 작아지며, 이온화 에너지가 A>C와 B>D이므로 A는

질소(N), C는 인(P), B는 산소(O), D는 황(S)이다.

(1) 원자 반지름은 전자껍질 수가 많으면서 원자 번호가

작을수록 크게 나타나므로 C가 가장 크다.

(2) A(질소)의 전자 배치는 1s22s22p3이고, B(산소)의 전자

배치는 1s22s22p4이므로 A에 비해 B의 경우 2p 오비탈에

전자 2개가 동시에 배치되어 있어 전자 사이의 반발력에

의해 상대적으로 전자 1개를 떼어 내기 쉽기 때문이다.

(2) 2p 오비탈, 전자 사이의 반발력

정답 키워드

등급	채점 기준	배점(%)
A	B는 2p 오비탈 중 한 오비탈에 전자가 2개 채워진다는 것과 전자 사이의 반발력을 모두 이용하여 옳게 서술한 경우	100
B	B는 2p 오비탈 중 한 오비탈에 전자가 2개 채워진다는 것만 이용하여 서술한 경우	50