#50 공유 결합의 형성과 분자 구조

문제 1 · OX 문제

공유 결합은 주로 비금속 원소들 사이에서 전자를 내어주거나 얻지 않고, 전자쌍을 서로 공유하여 형성된다. ( )

정답: O

금속처럼 쿨하게 전자를 줘버리는 원소가 없을 때, 비금속 원소들끼리는 서로 전자가 필요하니까 우리 서로의 전자를 같이 쓰자라며 전자쌍을 공유하는 평화로운 타협을 하게 됩니다. 이게 바로 공유 결합의 핵심이죠!

문제 2 · OX 문제

물(H₂O) 분자가 형성될 때, 산소 원자는 수소 원자 2개와 각각 2쌍의 전자를 공유하는 이중 결합을 형성한다. ( )

정답: X

물 분자를 자세히 보면, 산소는 양팔을 벌려 양쪽의 수소들과 각각 손을 하나씩 잡고 있어요. 한 번에 손을 하나씩만 잡았으니 이중 결합이 아니라 단일 결합이 2개 있는 거랍니다.

문제 3 · OX 문제

산소(O₂) 분자가 형성될 때, 두 산소 원자는 각각 전자 2개씩을 내놓아 총 2쌍의 전자를 공유한다. ( )

정답: O

산소는 가장 바깥쪽에 전자가 6개 있어서 8개를 채우려면 딱 2개가 더 필요해요. 그래서 똑같은 산소 친구를 만나 서로 2개씩 전자를 보태어 가운데에 총 4개(2쌍)의 전자를 두고 같이 쓰게 된답니다!

문제 4 · OX 문제

메테인(CH₄) 분자에서 탄소 원자는 수소 원자 4개와 각각 단일 결합을 하며, 분자 내 공유 전자쌍의 총 개수는 4개이다. ( )

정답: O

이미지를 보면 탄소 중앙에 수소 4개가 팔을 펼친 모습처럼 붙어있어요. 각 팔(결합)마다 전자쌍이 1개씩 있으니 총 4개의 공유 전자쌍이 있다는 건 완벽히 맞는 설명이랍니다!

문제 5 · OX 문제

수소(H₂) 분자와 물(H₂O) 분자에서 수소 원자는 공유 결합을 통해 헬륨(He)과 같은 안정한 전자 배치를 이룬다. ( )

정답: O

모든 원소는 비활성 기체를 부러워하죠! 수소는 전자가 원래 1개뿐이라서 8개를 채우는 건 무리예요. 대신, 가장 가까운 비활성 기체인 헬륨처럼 전자 2개만 채워도 완벽하게 안정감을 느끼게 됩니다.

문제 6 · 빈칸 채우기

비금속 원자들이 각각 전자를 내놓아 만들어진 전자쌍을 함께 공유하면서 형성되는 결합을 ( ) 결합이라고 한다. (2글자)

정답: 공유

내 것도 내 것, 네 것도 내 것! 서로 부족한 전자를 가운데에 모아놓고 사이좋게 같이 쓰는 방식을 의미해요. 이름 그대로 공유하는 결합이죠.

문제 7 · 빈칸 채우기

두 원자가 1쌍의 전자쌍을 공유하는 결합을 단일 결합이라고 하고, 산소 분자(O₂)처럼 2쌍의 전자쌍을 공유하는 결합을 ( ) 결합이라고 한다. (2글자)

정답: 이중

손을 하나만 잡으면 단일 결합, 두 손을 꼭 마주 잡으면 이중 결합이에요! 산소 분자는 서로 전자가 2개씩 부족해서 아주 단단하게 두 쌍을 공유한답니다.

문제 8 · 빈칸 채우기

수소 원자와 산소 원자가 결합하여 물 분자를 형성할 때, 산소 원자는 가장 바깥 껍질에 전자를 8개 채워 ( ) 규칙을 만족하게 된다. (2글자)

정답: 옥텟

문어(Octopus) 다리가 8개인 것처럼, 화학의 세계에서는 원자들이 가장 바깥 껍질에 전자 8개를 채우고 싶어 하는 강렬한 본능이 있어요. 이 마법의 숫자 8을 채우는 규칙이랍니다.

문제 9 · 빈칸 채우기

질소 분자(N₂)는 두 질소 원자가 각각 3개의 전자를 내놓아 총 3쌍의 전자를 공유하는 ( ) 결합을 형성한다. (2글자)

정답: 삼중

질소는 전자가 3개나 부족한 욕심쟁이들이에요. 그래서 서로 3개씩, 총 6개의 전자를 가운데 내놓고 3쌍을 만들어 손을 꽉 잡게 되죠. 아주 끊기 힘든 강력한 결합이랍니다!

문제 10 · 빈칸 채우기

이산화탄소(CO₂) 분자에서 탄소는 산소 원자 2개와 각각 ( ) 결합을 하며, 분자 내 총 공유 전자쌍의 개수는 4개이다. (2글자)

정답: 이중

이미지의 이산화탄소를 보면 탄소가 양쪽 산소와 === 모양으로 아주 꽉 손을 맞잡고 있어요. 각 쪽에 2쌍씩 = 총 4쌍의 전자를 나눠 쓰는 강력한 이중 결합이랍니다!

문제 11 · 단답형

산소 원자 1개가 수소 원자 2개와 결합하여 물 분자(H₂O) 1개를 만들 때, 물 분자 전체에 존재하는 공유 전자쌍의 총 개수는 몇 개인가? (1글자)

정답: 2

산소가 왼쪽 수소와 1쌍, 오른쪽 수소와 1쌍의 전자를 사이좋게 나눠 쓰고 있어요. 그래서 물 분자 하나에는 총 2쌍의 공유 전자쌍이 존재한답니다!

문제 12 · 단답형

원자 번호 8번인 산소 원자가 안정한 전자 배치를 이루기 위해 다른 원자와 결합할 때 추가로 필요한 전자의 개수는 몇 개인가? (1글자)

정답: 2

8번 산소는 첫 번째 껍질에 2개, 두 번째 껍질에 6개의 전자를 가지고 있어요. 8점을 꽉 채워야 완벽해지니까, 딱 2개의 전자가 더 필요하죠!

문제 13 · 단답형

탄소(C)는 원자가 전자가 4개이다. 탄소 원자 1개가 수소 원자(H)와 공유 결합하여 안정한 분자(메테인)를 만들 때 결합하는 수소 원자의 개수는 몇 개인가? (1글자)

정답: 4

탄소는 손이 무려 4개나 비어있어요! 8개를 채우려면 전자가 4개 필요한데, 수소는 전자를 1개씩만 줄 수 있죠. 그러니 수소 친구 4명이 붙어야 비로소 탄소가 안정감을 찾게 됩니다.

문제 14 · 단답형

수소, 산소, 질소 중 두 원자가 결합하여 이원자 분자를 만들 때 공유 전자쌍의 수가 가장 많은 원소의 이름은 무엇인가? (2글자)

정답: 질소

수소는 1쌍(단일), 산소는 2쌍(이중), 질소는 무려 3쌍(삼중)을 공유해요! 질소 분자는 서로 손을 세 개나 맞잡고 있어서 자연계에서 아주 단단하고 안정적으로 존재한답니다.

문제 15 · 단답형

암모니아(NH₃) 분자에서 질소 원자는 수소 원자들과 단일 결합을 형성한다. 이때 암모니아 분자 1개에 존재하는 단일 결합(공유 전자쌍)의 수는 몇 개인가? (1글자)

정답: 3

질소 원자는 전자가 3개 부족해서 수소 원자 3명을 초대했어요. 각각의 수소와 하나씩 짝꿍을 맺었으니 당연히 3쌍의 공유 전자쌍이 생기게 되겠죠?

문제 16 · 보기 선택

다음 분자들의 화학식과 결합 구조에 대한 설명으로 옳은 것만을 고르시오.

• ㄱ. CH₄(메테인)는 탄소 원자가 수소 원자 4개와 단일 결합하여 총 4개의 공유 전자쌍을 가진다.
• ㄴ. O₂(산소)는 이중 결합을 하며, 분자 내 공유 전자쌍은 2개이다.
• ㄷ. CO₂(이산화탄소)는 탄소가 산소와 각각 이중 결합하여 총 4개의 공유 전자쌍을 가진다.
• ㄹ. H₂O(물)는 산소가 수소 2개와 단일 결합하며, 분자 내 공유 전자쌍은 3개이다.

정답: ㄱ, ㄴ, ㄷ

이미지를 보면 메테인은 탄소 중앙에 수소 4개가 팔을 펼친 형태, 산소는 두 원자가 == 모양의 이중 결합, 이산화탄소는 O=C=O 구조예요. ㄹ은 물이 산소와 수소 2개의 단일 결합이 맞지만, 공유 전자쌍은 2개입니다.

문제 17 · 보기 선택

물(H₂O) 분자의 형성 과정에 대한 설명으로 옳은 것만을 고르시오.

• ㄱ. 산소 원자 1개와 수소 원자 2개가 결합한다.
• ㄴ. 산소 원자는 수소 원자로부터 전자를 완전히 빼앗아 음이온이 된다.
• ㄷ. 산소 원자는 네온(Ne)과 같은 안정한 전자 배치를 이룬다.
• ㄹ. 물 분자에는 산소와 수소 사이의 이중 결합이 1개 존재한다.

정답: ㄱ, ㄷ

물은 산소 한 명과 수소 두 명이 손에 손잡고 만든 평화로운 공유의 결과물이에요! 누구 하나 전자를 뺏거나 뺏기지 않았죠. 결합 후 산소는 전자가 10개가 되어 네온처럼 안정해집니다.

문제 18 · 보기 선택

산소 분자(O₂)와 수소 분자(H₂)의 공통점으로 옳은 것만을 고르시오.

• ㄱ. 비금속 원소들 사이의 결합으로 이루어진 분자이다.
• ㄴ. 두 원자가 공유 결합을 형성하고 있다.
• ㄷ. 두 분자의 공유 전자쌍 수는 같다.
• ㄹ. 결합 후 각 원자는 주변에 모두 8개의 전자를 가지게 된다.

정답: ㄱ, ㄴ

산소와 수소 모두 금속이 아닌 비금속! 그리고 뺏지 않고 나눠 쓰는 훌륭한 공유 결합 물질들이죠. 하지만 수소는 단일 결합, 산소는 이중 결합이라 전자쌍 수도 다르고, 수소는 전자가 2개만 차도 행복해한답니다.

문제 19 · 보기 선택

다음 화학식과 결합의 관계로 옳은 것만을 고르시오.

• ㄱ. H₂는 2개의 원자가 1쌍의 전자를 공유하는 단일 결합이다.
• ㄴ. O₂는 2개의 산소 원자가 2쌍의 전자를 공유하는 이중 결합(O=O)이다.
• ㄷ. N₂는 2개의 질소 원자가 3쌍의 전자를 공유하는 삼중 결합(N=N)이다.
• ㄹ. CH₄에서 탄소와 수소는 이중 결합을 형성한다.

정답: ㄱ, ㄴ, ㄷ

화학식을 보면 H₂(단일), O₂(이중=), N₂(삼중)는 완벽하게 맞아떨어져요. 그런데 메테인 CH₄의 탄소-수소는 모두 단일 결합(-) 구조랍니다.

문제 20 · 보기 선택

다음 화학식 중 공유 결합 물질(분자 화합물)에만 해당하는 것을 모두 고르시오.

• ㄱ. NaCl (염화 나트륨)
• ㄴ. CO₂ (이산화탄소)
• ㄷ. MgO (산화 마그네슘)
• ㄹ. CH₄ (메테인)
• ㅁ. H₂O (물)

정답: ㄴ, ㄹ, ㅁ

화학식에 Na(나트륨), Mg(마그네슘) 같은 금속이 들어가면 이온 결합이에요! CO₂, CH₄, H₂O는 모두 비금속끼리의 전자 공유 결합이라 이미지에서 본 것처럼 분명한 분자 구조를 가집니다!

문제 21 · 객관식

메테인(CH₄) 분자에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?

• ① 탄소 원자 1개와 수소 원자 4개로 이루어진 분자이다.
• ② 탄소는 수소 4개와 각각 단일 결합을 하여 총 4개의 공유 전자쌍을 가진다.
• ③ 탄소 원자는 옥텟 규칙을 만족하여 8개의 전자를 가지게 된다.
• ④ 각 수소 원자는 헬륨(He)과 같이 2개의 전자를 가져 안정해진다.
• ⑤ 메테인은 이산화탄소(CO₂)처럼 분자 내에 이중 결합을 포함한다.

정답: ⑤

이미지를 보면 메테인은 탄소에서 수소로 향하는 화살표가 4개 있죠? 이게 바로 4개의 단일 결합입니다. 이산화탄소는 O=C=O 모양으로 이중 결합이 있지만, 메테인 CH₄는 모두 단일 결합(-) 구조예요!

문제 22 · 객관식

이산화 탄소(CO₂) 분자의 구조와 결합에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?

• ① 탄소 원자는 산소 원자 2개와 각각 단일 결합을 한다.
• ② 분자 내에 공유 전자쌍은 총 2개이다.
• ③ 탄소 원자는 전자 4개를 잃고 양이온이 되어 산소와 결합한다.
• ④ 탄소 원자와 산소 원자는 각각 2쌍의 전자쌍을 공유하여 2개의 이중 결합을 형성한다.
• ⑤ 결합 후 탄소 원자는 헬륨(He)과 같은 전자 배치를 이룬다.

정답: ④

탄소는 전자가 4개 필요하고, 산소는 2개가 필요해요. 그래서 탄소를 가운데 두고 양쪽에 산소가 서서 서로 2쌍씩 전자를 공유하게 되죠. O=C=O 모양처럼 아주 견고한 이중 결합을 두 개나 가지게 됩니다.

문제 23 · 객관식

물(H₂O) 분자가 생성될 때의 변화로 가장 적절한 것은?

• ① 산소 원자의 원자가 전자는 결합 전 8개에서 결합 후 10개로 증가한다.
• ② 수소 원자와 산소 원자 사이에 강한 정전기적 인력이 작용하여 결합한다.
• ③ 결합 후 산소 원자는 네온(Ne), 수소 원자는 헬륨(He)과 같은 전자 배치를 이룬다.
• ④ 물 분자는 수용액 상태에서 수소 이온과 산화 이온으로 쉽게 분리된다.
• ⑤ 각 수소 원자는 산소 원자에게 전자 1개씩을 완전히 내어준다.

정답: ③

공유 결합의 최종 목표는 바로 비활성 기체 따라잡기! 산소는 수소 2명과 전자를 공유해 네온(10번)과 완벽히 똑같은 전자 배치를 뽐내게 되고, 수소는 헬륨(2번)처럼 안정감을 갖게 된답니다.

문제 24 · 객관식

다음 분자들의 화학식과 공유 전자쌍 수의 관계로 가장 옳은 것은?

• ① CO₂(이산화탄소)의 공유 전자쌍은 2개이며, O₂(산소)는 1개이다.
• ② N₂(질소)는 N=N 삼중 결합으로 공유 전자쌍이 1개이다.
• ③ CO₂(이산화탄소)와 O₂(산소)는 모두 이중 결합이므로 공유 전자쌍 수가 같다.
• ④ CH₄(메테인)은 C-H 단일 결합이 4개이므로 공유 전자쌍은 4개이고, H₂O는 O-H 단일 결합 2개로 공유 전자쌍이 2개이다.
• ⑤ H₂O(물)는 공유 전자쌍이 2개, CH₄(메테인)는 4개, O₂(산소)는 2개이다.

정답: ⑤

화학식에서 단일 결합(-)은 전자쌍 1개, 이중 결합(=)은 2개, 삼중 결합은 3개예요. 메테인 CH₄는 단일 결합 4개 = 4쌍, 물 H₂O는 단일 결합 2개 = 2쌍, 산소 O₂는 이중 결합 1개 = 2쌍이랍니다!

문제 25 · 객관식

다음 화학식 쌍 중에서 두 분자 모두 이중 결합을 포함하는 경우를 찾아 고르시오.

• ① H₂O(물)와 O₂(산소)
• ② CH₄(메테인)와 CO₂(이산화탄소)
• ③ N₂(질소)와 H₂(수소)
• ④ CH₄(메테인)과 H₂O(물)
• ⑤ O₂(산소)와 CO₂(이산화탄소)

정답: ⑤

화학식을 풀어 쓰면: O₂: O=O (이중), CO₂: O=C=O (이중), 따라서 둘 다 이중 결합을 가져요! 반면 H₂O(-), CH₄(-), N₂() 등은 다른 결합 형태를 가집니다.