오비탈 n축을 이용한 2024년 3월 화1 13번 주양자수 문제 풀이
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우선 오비탈 n축이 뭔지 모르신다면, 제 칼럼을 한 번 보고 오시기 바랍니다.
자 따끈따끈한 화1 13번 문제입니다.
일단 문제를 풀고 나서 느낀 건,
단순히 주어진 조건을 무작정 외우고 들어간 학생들은 많이 당황했지 않았을까?였습니다.
애초에 이제까지 교육청, 사설 모고, 모평 및 수능에 끊임없이 새로운 조건이 등장해왔고,
자기양자수가 조건에 들어가는 이상 나올 수 있는 조건은 무궁무진하기에 무작정 조건을 외워서 시험을 대비하는 습관은 매우 좋지 않은 방법이라고 말씀드려야 할 거 같습니다.
그래서, 결국은 조건을 보고 바로바로 정보를 떠올릴 수 있어야 하는 능력이 여기서 중요했습니다.
그리고 오비탈 n축을 활용한 오비탈의 좌표평면화는 그걸 더 쉽게 만들죠.
그래서 하고 싶은 말은,
오비탈 n축에 딱 맞는 문제가 나왔다! 이거라는 겁니다. (그니까 관심 많이 가져주세요! ㅎㅎ)
자 일단 처음 문제 보고 풀었을 때의 제 풀이흔적입니다.
이렇게만 보면 무슨 소리인지 모르겠으니, 한 번 자세히 설명해볼게요.
일단 중요한 거, '질소 원자의 전자 배치'라는 거부터 주목해야 해요! 저걸 보지 못했다가는, 쓸데없이 주양자수가 3인 오비탈까지 그리게 되니까요. 그러면, 시간도 허비되고 멘탈도 터지고, 결말이 결코 좋지 않을 겁니다.
(비슷한 패턴의 조건이 이미 24수능 양자수 문제에도 나왔죠.)
그리고 이제 오비탈 n축에 맞게 그림을 다음과 같이 그려줍니다. (가로축 s가 아니라 n입니다;; 죄송해요)(사실 님이 알아볼 수 있으면 s든 n이든 큰 상관없기는 함.)
n+l부터 봅시다. 값이 1인 오비탈은 1s밖에 없고, 주어진 오비탈의 n은 2까지니 n+l=3인 오비탈은 2p계열밖에 없어요.
여기까지는 쉽습니다.
이제 문제는 바로 밑에 있는 조건인데, 저렇게 나온 조건은 저도 처음 봐요;;
이럴 때는, 당황하지 말고,
침착하게 주어진 조건을 적는 것이 오히려 더 빠릅니다.
이렇게요.
일단 2l을 옆에 적고,
칼럼에서 가르쳐 준대로 자기양자수도 빠르게 적습니다.
그리고 (2l+ml+1)/n 요 조건으로 나온 수를 빨리 적으면 됩니다! (형광펜 친 부분)
(미리 앞의 두 조건을 적어놨기에 더 빠르겟죠.)
그러면 (나)의 두 번째 조건이 1이 되는 오비탈은 2p(-1)이네요. (형광펜 친 부분 주목해보세요!)
(라)의 조건을 보니, 두번째 조건이 2분의 1이 되는 오비탈은 2p에 없으니 당연히 2s겠네요. 실제로도 맞고요.
(아니면 분자가 1이니까 무조건 l이랑 ml이 0이어서 2s라는 논리도 대단히 훌륭합니다.)
그러면 x는 2니까, 조건에 해당하는 (다)를 찾으면 2p(+1)이겠네요.
주목할 만한 선지는 뭐 ㄷ밖에 없네요. (사실 이제는 식상함...)
다전자 원자인 N에 관한 이야기니 2s와 2p는 에너지 준위가 같을 수 없죠.
아무래도 제 스킬이 처음 보면 신박하면서도 생소한 스킬?이라서 지나치게 자세하게 설명하느라 풀이가 길어보이는 경향이 있는데, 실제로 저렇게 풀면 많아야 50초 정도밖에 안 걸릴 겁니다.
(저도 오랜만에 풀었는데, 처음 풀 때 40초 정도 나왔네요. 현장이 아니라는 게 함정이지만...)
어쨌든, 부족하지만 정성 가득한 풀이, 봐주셔서 감사합니다.
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