#53 규산염 광물과 규산염 사면체

문제 1 · OX 문제

규산염 광물은 지각을 이루는 조암 광물의 약 92%를 차지하는 가장 흔하고 주된 광물이다. ( )

정답: O

지각 원소 1위 산소와 2위 규소가 뭉쳤으니 당연히 땅속에 가장 많겠죠? 지각을 이루는 암석의 거의 대부분이 바로 이 규산염 광물이랍니다.

문제 2 · OX 문제

규산염 사면체는 중심에 산소 원자 1개가 있고, 그 주변을 규소 원자 4개가 둘러싸고 있는 정사면체 모양이다. ( )

정답: X

주인공이 바뀌었어요! 팔이 4개인 '규소' 대장 1명이 중앙에 서고, 그 주변을 4명의 '산소' 경호원들이 피라미드 모양으로 에워싸고 있는 구조랍니다.

문제 3 · OX 문제

규소(Si)는 14족 원소로 원자가 전자가 4개이므로 최대 4개의 다른 원자와 결합할 수 있다. ( )

정답: O

규소는 가장 바깥 껍질에 전자가 4개 있어서, 8개를 채우려면 4개의 손을 뻗어 다른 원자들과 악수를 해야 해요. 그래서 정사면체의 중심에 서기 딱 좋은 원소랍니다.

문제 4 · OX 문제

이웃한 다른 사면체와 산소를 전혀 공유하지 않은 독립적인 하나의 규산염 사면체는 그 자체로 전기적 중성 상태이다. ( )

정답: X

규소(+4) 1개와 산소(-2) 4개가 모였으니 계산해보면 +4 + (-8) = -4! 즉, 빚(음전하)이 4나 있는 상태예요. 절대 중성이 아니랍니다.

문제 5 · 빈칸 채우기

규산염 사면체에서 중심에 있는 규소는 +4의 양전하를, 주변의 산소 4개는 각각 -2의 전하를 띠므로, 사면체 전체는 -4의 ( )을/를 띠게 된다. (3글자)

정답: 음전하

플러스 4와 마이너스 8을 더하면 마이너스 4가 되죠? 즉, 전체적으로 마이너스 성질을 띠는 덩어리가 된다는 뜻이에요.

문제 6 · 빈칸 채우기

전체적으로 음전하를 띠는 규산염 사면체가 전기적으로 중성이 되어 더욱 안정해지기 위해 금속 ( )(과)와 결합하기도 한다. (3글자)

정답: 양이온

마이너스 빚(-4)을 갚으려면 플러스(+) 돈을 가진 부자 친구를 데려와야겠죠? 그래서 철이나 마그네슘 같은 금속 양이온들과 손을 잡는 거랍니다.

문제 7 · 빈칸 채우기

규산염 사면체가 양이온과 결합하지 않고 전기적으로 중성을 띠기 위한 또 다른 방법은, 이웃한 다른 사면체와 ( ) 원자를 서로 공유하는 것이다. (2글자)

정답: 산소

양이온 친구가 없다면? 옆집 사면체와 경호원(산소)을 같이 쓰면 돼요! 경호원 비용(-2)을 반반씩(-1) 나눠 내니까 빚이 줄어드는 효과가 생기죠.

문제 8 · 빈칸 채우기

규소와 산소로 이루어진 규산염 사면체를 기본 구조로 하여 여러 원소와 화학적으로 결합한 화합물을 ( ) 광물이라고 한다. (3글자)

정답: 규산염

1위 산소와 2위 규소가 만나 땅속의 92%를 덮고 있는 아주 튼튼하고 흔한 광물 패밀리의 이름이랍니다. 장석, 석영 등이 여기에 속해요.

문제 9 · 단답형

규산염 사면체 1개를 구성하는 규소 원자와 산소 원자의 총 개수는 몇 개인가? (숫자 1글자)

정답: 5

중앙에 규소 대장 1명, 그 주변을 빙 둘러싼 산소 경호원 4명! 1 더하기 4는 5명이 한 팀이랍니다.

문제 10 · 단답형

이웃한 사면체와 산소를 전혀 공유하지 않은 기본 규산염 사면체 1개가 띠는 전체 전하량의 값은 얼마인가? (부호와 숫자 포함 2글자)

정답: -4

규소(+4) 1개와 산소(-2) 4개의 전하량을 모두 더해보세요. +4 + (-8)을 계산하면 정답이 딱 나옵니다.

문제 11 · 단답형

규소(Si) 원자는 주기율표의 14족 원소이다. 옥텟 규칙을 만족하여 안정해지기 위해 규소 원자 1개가 최대로 결합할 수 있는 원자의 수는 몇 개인가? (숫자 1글자)

정답: 4

14족이니까 제일 바깥에 전자가 4개 있어요. 마법의 숫자 8을 채우려면 딱 4자리가 비어있죠? 그래서 4개의 손을 뻗어 결합할 수 있답니다.

문제 12 · 단답형

산소를 공유하기 전 규산염 사면체는 -4의 음전하를 띤다. 만약 옆의 사면체와 산소 1개를 공유하게 되면, 이 사면체의 전체 전하량의 값은 얼마로 변하게 되는가? (부호와 숫자 포함 2글자)

정답: -3

혼자 산소를 데리고 있으면 -2만큼 빚을 져야 하지만, 옆집과 같이 쓰면 빚을 절반(-1)만 져도 돼요! 그래서 원래 빚(-4)에서 1만큼 빚이 줄어든답니다.

문제 13 · 보기 선택

기본 규산염 사면체의 구조와 전하에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 모두 고르시오.

• ㄱ. 규소는 +4의 양전하를 띤다.
• ㄴ. 4개의 산소는 각각 -2의 음전하를 띤다.
• ㄷ. 규산염 사면체 1개는 자체적으로 전기적 중성을 띤다.

정답: ㄱ, ㄴ

규소(+4)와 산소(-2)의 기본 전하량(ㄱ, ㄴ)은 맞아요. 하지만 이 둘이 1:4로 만나 합쳐진 덩어리는 -4의 음전하 덩어리랍니다. 중성이라는 ㄷ은 거짓말!

문제 14 · 보기 선택

전체적으로 음전하(-4)를 띠는 규산염 사면체가 전기적으로 중성이 되어 안정한 광물을 형성하는 방법으로 옳은 것만을 <보기>에서 모두 고르시오.

• ㄱ. 양전하를 띤 금속 양이온과 결합한다.
• ㄴ. 음전하를 띤 비금속 음이온과 결합한다.
• ㄷ. 다른 규산염 사면체와 산소 원자를 공유한다.

정답: ㄱ, ㄷ

마이너스 빚(-4)을 갚으려면 플러스(+) 돈을 가진 양이온과 손을 잡거나(ㄱ), 옆집 사면체와 경호원(산소)을 같이 쓰면서 비용을 절약(ㄷ)해야 해요. 마이너스끼리 또 결합하면 빚만 더 늘어나겠죠!(ㄴ 땡)

문제 15 · 보기 선택

규소(Si)와 산소(O) 원자의 전자 배치에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 모두 고르시오.

• ㄱ. 규소는 원자가 전자가 4개인 14족 원소이다.
• ㄴ. 산소는 원자가 전자가 6개인 16족 원소이다.
• ㄷ. 두 원소 모두 가장 바깥 전자 껍질에 전자를 8개 채워 안정해지려 한다.

정답: ㄱ, ㄴ, ㄷ

14족 규소는 4개, 16족 산소는 6개! (ㄱ, ㄴ) 이 둘의 궁극적인 목표는 손을 잡고(공유 결합) 가장 바깥 껍질을 8개로 꽉 채워서 아이돌(비활성 기체)처럼 안정해지는 거랍니다.(ㄷ) 세 개 모두 백점짜리 설명이에요.

문제 16 · 보기 선택

규산염 사면체가 다른 사면체와 산소를 공유할 때 나타나는 전하량 변화에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 모두 고르시오.

• ㄱ. 공유하는 산소의 수가 많아질수록 사면체 1개가 띠는 음전하의 크기는 작아진다.
• ㄴ. 산소를 2개 공유하면 사면체의 전체 전하는 -2가 된다.
• ㄷ. 산소를 3개 공유하면 사면체의 전체 전하는 -3이 된다.

정답: ㄱ, ㄴ

산소를 1개 공유할 때마다 내 몫의 빚(-2)이 반으로(-1) 줄어들어요! 그래서 공유를 많이 할수록 전체 음전하가 줄어들죠(ㄱ). 2개 공유하면 -4에서 -2가 되고요(ㄴ). 3개 공유하면 -1이 되어야 하는데 -3이라고 한 ㄷ은 틀린 계산이네요!

문제 17 · 객관식

인접한 사면체와 산소를 전혀 공유하지 않은 독립적인 규산염 사면체의 이온식을 바르게 나타낸 것은?

• ① SiO₂
• ② (SiO₃)²⁻
• ③ (SiO₄)²⁻
• ④ (Si₂O₇)⁶⁻
• ⑤ Si₂O₅

정답: ③

규소(Si) 1개와 산소(O) 4개가 만났으니 일단 SiO₄! 그리고 전체 전하가 +4 + (-8) = -4 니까 오른쪽 위에 작게 ⁴⁻를 붙여주면 완벽한 이온식이 완성됩니다.

문제 18 · 객관식

규산염 광물과 규산염 사면체에 대한 설명으로 가장 적절하지 않은 것은?

• ① 규산염 광물은 지각을 이루는 조암 광물의 약 92%를 차지한다.
• ② 모든 규산염 광물은 규산염 사면체를 기본 구조로 한다.
• ③ 사면체 자체가 음전하를 띠므로, 중성이 되기 위해 양이온과 결합하기도 한다.
• ④ 장석, 석영, 감람석 등은 모두 규산염 광물에 속한다.
• ⑤ 규산염 광물은 모두 같은 화학식과 구조를 가지고 있다.

정답: ③

주인공과 경호원의 자리가 바뀌었어요! 팔이 4개나 달린 '규소'가 중심에 우뚝 서고, 4명의 '산소'가 밖에서 규소를 호위하는 피라미드 모양이랍니다.

문제 19 · 객관식

산소를 전혀 공유하지 않은 기본 규산염 사면체(-4)가 이웃한 다른 사면체들과 산소를 3개 공유했을 때, 이 사면체의 전체 전하량으로 옳은 것은?

• ① -2
• ② -3
• ③ -4
• ④ 0
• ⑤ +4

정답: ①

규칙을 떠올려보세요! 기본은 -4인데, 1개 공유하면 -3, 2개 공유하면 -2, 3개 공유하면 -1로 빚(음전하)이 점점 줄어들죠? 산소를 공유할수록 안정해지는 마법이랍니다.

문제 20 · 객관식

다음 중 음전하를 띠는 규산염 사면체가 전기적으로 중성이 되어 다양한 광물을 형성하는 원리로 가장 적절한 것은?

• ① 사면체 자체가 이미 중성이므로 결합 없이 그대로 광물이 된다.
• ② 사면체가 전자를 밖으로 버리고 양이온으로 변하여 중성이 된다.
• ③ 중심의 규소가 빠져나가고 그 자리에 철이나 마그네슘이 채워지면서 중성이 된다.
• ④ 음전하를 띠는 산소가 모두 날아가고 규소끼리만 결합하여 중성이 된다.
• ⑤ 주변의 물 분자들이 규산염 사면체를 감싸면서 음전하를 상쇄한다.

정답: ③

규산염 사면체가 -4의 빚을 청산하고 평화로운 광물이 되는 방법은 딱 두 가지예요! 돈(플러스 전하)이 많은 철/마그네슘 같은 금속 양이온을 데려오거나, 옆집 사면체와 산소를 공유해서 비용을 절약하는 거랍니다.