[PSAT 기출] 2011 5급 언어논리 우책형 6번 해설 – 원자핵 양성자 동위원소

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2 문제
3 문제 해설
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개요

다음은 2011년 국가공무원 5급 언어논리영역 우책형 6번 문제 해설이다.

문제

문 6. 다음 글에서 알 수 있는 것은?

원자핵 모형에 의하면 한 원자의 원자번호는 그 원자의 양성자 개수와 같다. 원자가 갖는 양성자의 개수와 중성자의 개수를 합한 값을 ‘원자의 원자량’이라고 한다. 원자의 화학적 성질은 양성자의 개수와 전자의 개수에 의해 결정되므로 두 원자의 양성자 개수가 같으면 ‘같은 원소’라고 한다. 양성자의 개수는 같고 중성자의 개수가 다르면, 원자번호는 같고 원자량이 다르게 되는데, 이러한 원소들을 ‘동위원소’라고 부른다. 동위원소는 화학적 성질은 같지만 물리적 성질이 다르다.

각 원소들마다 존재하는 동위원소의 존재비는 상당히 정확히 알려져 있다. 예를 들어 원자번호가 17인 염소의 경우, 원자량이 35인 동위원소가 약 75% 존재하고, 원자량이 37인 동위원소가 약 25% 존재한다.

어떤 동위원소들은 우라늄처럼 붕괴하여 다른 원소가 되기도 한다. 이와 달리 붕괴하지 않는 동위원소를 ‘안정적 동위원소’라고 한다. 원소들 중에 안정적 동위원소를 갖지 않는 것은 20가지인데 자연에 존재하는 전체 원소의 약 4분의 1에 해당한다. 각 원소들이 가지는 동위원소의 수를 조사해보면 중요한 규칙성을 발견할 수 있다. 홀수의 원자번호를 갖는 원소보다는 짝수의 원자번호를 갖는 원소가 훨씬 많은 동위원소를 가지고 있으며, 몇 가지 사례를 제외하고는 원자번호가 짝수인 원소는 원자량도 짝수가 된다는 것을 알 수 있다. 안정적 동위원소를 갖지 않는 원소 가운데는 베릴륨만이 원자번호가 4로 짝수이고 나머지 원소는 모두 홀수의 원자번호를 가지고 있다.

① 동위원소인 두 원소가 모두 ‘같은 원소’인 것은 아니다.

② 어떤 원소의 원자번호가 8이라면 이 원소는 동위원소를 갖지 않는다.

③ 두 원소는 양성자 개수에서 같더라도 전자의 개수에서 다를 수 있다.

④ 자연에 존재하는 안정적 동위원소와 불안정한 동위원소의 비율은 약 3:1이다.

⑤ ‘같은 원소’인 두 원자의 물리적 성질은 이 두 원자가 각각 갖는 중성자의 개수에 따라 다를 수 있다.

출처: 사이버국가고시센터

문제 해설

① 동위원소인 두 원소가 모두 ‘같은 원소’인 것은 아니다.

원자의 화학적 성질은 양성자의 개수와 전자의 개수에 의해 결정되므로 두 원자의 양성자 개수가 같으면 ‘같은 원소’라고 한다. 양성자의 개수는 같고 중성자의 개수가 다르면, 원자번호는 같고 원자량이 다르게 되는데, 이러한 원소들을 ‘동위원소’라고 부른다.

두 원자의 양성자 개수가 같으면 ‘같은 원소’이다.

양성자의 개수는 같고 중성자의 개수가 다르면, 원자번호는 같고 원자량이 다르게 되는데, 이러한 원소들을 ‘동위원소’라고 부른다.

동위원소인 두 원소는 모두 ‘같은 원소’이다.

따라서 보기의 내용은 옳지 않다.

② 어떤 원소의 원자번호가 8이라면 이 원소는 동위원소를 갖지 않는다.

짝수의 원자번호를 갖는 원소가 훨씬 많은 동위원소를 가지고 있으며

따라서 보기의 내용은 옳지 않다.

③ 두 원소는 양성자 개수에서 같더라도 전자의 개수에서 다를 수 있다.

원자의 화학적 성질은 양성자의 개수와 전자의 개수에 의해 결정되므로 두 원자의 양성자 개수가 같으면 ‘같은 원소’라고 한다.

보기의 내용을 추론할 만한 내용은 언급되지 않는다.

따라서 보기의 내용은 옳지 않다.

④ 자연에 존재하는 안정적 동위원소와 불안정한 동위원소의 비율은 약 3:1이다.

원소들 중에 안정적 동위원소를 갖지 않는 것은 20가지인데 자연에 존재하는 전체 원소의 약 4분의 1에 해당한다.

자연에 존재하는 전체 원소들 중에 안정적 동위원소를 갖지 않는 원소는 20가지, 안정적 동위원소를 갖는 원소는 60가지이다.

자연에 존재하는 안정적 동위원소를 갖는 원소와 불안정한 동위원소를 갖는 원소의 비율은 약 3:1이다.

따라서 보기의 내용은 옳지 않다.

⑤ ‘같은 원소’인 두 원자의 물리적 성질은 이 두 원자가 각각 갖는 중성자의 개수에 따라 다를 수 있다.

원자의 화학적 성질은 양성자의 개수와 전자의 개수에 의해 결정되므로 두 원자의 양성자 개수가 같으면 ‘같은 원소’라고 한다. 양성자의 개수는 같고 중성자의 개수가 다르면, 원자번호는 같고 원자량이 다르게 되는데, 이러한 원소들을 ‘동위원소’라고 부른다. 동위원소는 화학적 성질은 같지만 물리적 성질이 다르다.

따라서 보기의 내용은 옳다.

정답은 ⑤번이다.

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문제

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