Ⅱ. 물질과 규칙성 — 단원 마무리

MIND MAP · 한눈에 보기

이 단원의 빅 픽처

물질과 규칙성 — 우주에서 첨단기술까지

모든 물질은 원소의 결합이고, 그 결합엔 규칙이 있다

① 빛으로 읽는 우주의 원소

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스펙트럼 3종 (연속·방출·흡수)
원소마다 고유한 스펙트럼 지문
우주 = 수소 74% + 헬륨 24% + 기타 2%

② 별의 진화와 원소의 생성

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별의 일생: 주계열성 → 적색거성 → 초신성
핵융합으로 탄소·산소 등 생성
철보다 무거운 원소는 초신성에서
우리 몸 = 별의 잔해

③ 원소의 주기성

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주기율표 — 자연의 규칙성
같은 족 = 비슷한 성질 (1·17·18족)
전자껍질 모형과 옥텟 규칙

④ 이온결합과 공유결합

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이온결합 (금속+비금속): NaCl
공유결합 (비금속끼리): H₂O, O₂
결합 종류에 따라 전기 전도성 다름

⑤ 지각과 생명체의 구성 물질

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단위체 → 반복결합 → 중합체
지각: Si-O 사면체 → 규산염 광물
생명체: 아미노산 → 단백질, 뉴클레오타이드 → DNA

⑥ 물질의 전기적 성질

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도체·부도체·반도체 (자유전자 기준)
도핑으로 반도체 성질 조절 (N형·P형)
규소(Si) → 반도체 → 현대 첨단기술

KEY CONCEPTS · 핵심 개념

꼭 기억해야 할 16가지

KEY 01

스펙트럼 = 원소의 지문

방출선·흡수선의 위치로 멀리 있는 별의 구성 원소를 알 수 있다.

KEY 02

빅뱅 = 수소·헬륨 탄생

빅뱅 3분 사이에 우주의 주요 원소(H 75%, He 25%)가 만들어졌다.

KEY 03

별의 일생은 질량이 결정

저질량은 백색왜성, 중질량은 적색거성, 고질량은 초신성/블랙홀.

KEY 04

핵융합 → 탄소·산소 등

별 내부의 핵융합으로 탄소·산소·네온·철까지 만들어진다.

KEY 05

초신성 → 무거운 원소

철보다 무거운 금·우라늄 등은 초신성 폭발의 짧은 순간에 합성된다.

KEY 06

주기율표 = 규칙성 지도

가로 주기, 세로 족. 같은 족 원소들은 화학적 성질이 비슷하다.

KEY 07

1족·17족·18족

알칼리 금속 / 할로젠 / 비활성기체 — 가족 안에서 규칙적인 변화.

KEY 08

옥텟 규칙

원소들은 비활성기체처럼 바깥 껍질에 8개 전자를 채우려 한다.

KEY 09

이온결합 = 전자 주고받기

금속(잃음) + 비금속(얻음) → 양이온/음이온 쌍. 예: NaCl.

KEY 10

공유결합 = 전자 공유

비금속끼리 전자쌍을 나눠 갖는 분자 결합. 예: H₂O, O₂, CO₂.

KEY 11

결합과 전기 전도성

이온결합은 녹거나 물에 녹으면 전기 통함. 공유결합은 보통 안 통함.

KEY 12

단위체 → 중합체

자연은 작은 단위체의 반복으로 복잡한 물질을 만든다.

KEY 13

Si-O 사면체 = 지각의 단위체

규산염 광물(석영·운모·휘석 등)의 공통 기본 단위.

KEY 14

아미노산 20종 → 단백질

20글자 알파벳으로 모든 단백질을 만든다.

KEY 15

뉴클레오타이드 4종 → DNA

A·T·G·C 단 4글자로 모든 유전 정보가 기록된다.

KEY 16

도체·부도체·반도체

자유전자 수로 구분. 도핑으로 반도체 성질을 정밀하게 조절 가능.

CHECK · 확인 학습

스스로 점검해보기

1우주에서 가장 풍부한 두 원소는?

①탄소와 산소

②철과 규소

③수소와 헬륨

④질소와 수소

정답 ③. 우주의 약 74%가 수소, 24%가 헬륨. 나머지 모든 원소를 합쳐도 약 2%에 불과하다.

2철(Fe)보다 무거운 원소는 주로 어디서 만들어지는가?

①빅뱅 직후

②주계열성의 수소 핵융합

③적색거성의 헬륨 핵융합

④초신성 폭발

정답 ④. 철은 핵융합의 종착점. 그보다 무거운 원소(금·우라늄)는 초신성 폭발의 짧은 순간에 만들어진다.

3주기율표 1족(알칼리 금속) 원소의 공통 특징은?

①비활성으로 반응하지 않는다

②물과 격렬히 반응한다

③상온에서 모두 기체이다

④전자를 받아 음이온이 된다

정답 ②. 1족 금속(Li·Na·K·Cs)은 모두 물과 격렬히 반응해 수소 기체와 알칼리성 용액을 만든다.

4소금(NaCl)과 물(H₂O)의 결합 차이는?

①둘 다 이온결합이다

②둘 다 공유결합이다

③NaCl은 이온결합, H₂O는 공유결합

④NaCl은 공유결합, H₂O는 이온결합

정답 ③. 금속+비금속(Na+Cl)은 이온결합, 비금속+비금속(H+O)은 공유결합.

5고체 NaCl은 전기를 통하지 않지만, 소금물은 잘 통한다. 그 이유는?

①물 자체가 전기를 잘 통하기 때문

②물에 녹은 Na⁺·Cl⁻ 이온이 자유롭게 움직이기 때문

③NaCl이 물에서 다시 합쳐지기 때문

④물 분자가 전자를 잃기 때문

정답 ②. 고체에서는 이온이 격자에 묶여 있지만, 물에 녹으면 자유롭게 이동해 전류를 만든다.

6지각의 90% 이상을 이루는 광물군의 기본 단위체는?

①탄소-탄소 결합 (C-C)

②철-산소 결합 (Fe-O)

③규소-산소 사면체 (Si-O)

④수소-산소 결합 (H-O)

정답 ③. Si-O 사면체가 다양하게 연결되어 모든 규산염 광물(석영·운모·휘석·감람석 등)을 만든다.

7DNA의 단위체는 무엇이며 몇 종류인가?

①아미노산 20종

②지방산 12종

③당류 6종

④뉴클레오타이드 4종 (A·T·G·C)

정답 ④. DNA는 4종 뉴클레오타이드(A·T·G·C)가 결합된 폴리뉴클레오타이드 사슬이다. 아미노산은 단백질의 단위체.

8순수 실리콘에 인(P)을 첨가하면 어떻게 되는가?

①부도체로 바뀐다

②자유전자가 늘어난 N형 반도체가 된다

③정공이 생긴 P형 반도체가 된다

④도체(금속)가 된다

정답 ②. 인(15족)은 바깥 전자 5개. 4개가 결합에 참여하고 1개가 남아 자유전자가 된다 → N형. 붕소(B, 13족)는 P형.

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PERFORMANCE · 수행 평가

탐구 과제

📋 과제 1. "별의 가족 신문" 만들기

주제

우주의 한 별을 가족으로 설정하고, 그 별이 일생 동안 만들어 낸 원소들을 가족 신문 형태로 정리한다.

활동

① 별의 질량과 출생을 설정
② 각 진화 단계마다 만들어진 원소 정리
③ 폭발 후 흩뿌려진 원소들의 미래(다음 별·행성·생명체) 상상
④ A4 1~2장 신문 형식으로 발표

⭐ 평가 기준 — ① 과학적 정확성 (40%) ② 창의성 (30%) ③ 시각적 구성 (20%) ④ 발표 (10%)

📋 과제 2. "주기율표 인포그래픽"

주제

모둠별로 주기율표의 1족·17족·18족 중 하나를 골라 그 가족의 인포그래픽을 만든다.

활동

① 족 안 모든 원소의 사진·기호·기본 정보
② 가족 안에서 규칙적으로 변하는 성질(상태·색·반응성)
③ 일상생활 활용 사례
④ 가족만의 특이한 사실 1~2가지

⭐ 평가 기준 — ① 정보 정확성 (30%) ② 시각 디자인 (30%) ③ 흥미·창의 (25%) ④ 협업 (15%)

📋 과제 3. "내 몸의 원소 여행기"

주제

여러분 몸을 이루는 한 원자(예: 탄소·산소·철)의 여행기를 1인칭 시점으로 쓴다.

활동

① 빅뱅 또는 어떤 별에서 태어남
② 별의 폭발로 우주에 흩어짐
③ 태양계 형성에 참여
④ 지구 위에서 다양한 분자 결합 경험
⑤ 마침내 나의 몸으로 들어옴
⑥ 1,000~2,000자 이야기 형식

⭐ 평가 기준 — ① 과학적 정확성 (35%) ② 문학적 표현 (30%) ③ 창의성 (25%) ④ 분량·완성도 (10%)

FURTHER · 더 알아보기

호기심을 더 키워줄 자료

🔬 진로·심화 자료

VIDEO · 영상

코스모스 (Cosmos)

칼 세이건의 명작 다큐멘터리. "우리는 별의 자식이다"라는 문장이 처음 나온 곳.

MUSEUM · 박물관

국립과천과학관

천체관측소·자연사실·첨단기술관에서 우주 → 원소 → 물질의 흐름을 직접 본다.

CAREER · 진로

천체물리학자 · 화학자 · 반도체 엔지니어

우주를 연구하든, 분자를 합성하든, 칩을 설계하든 — 이 단원의 모든 주제가 직업이 된다.

BOOK · 도서

"주기율표" (프리모 레비)

이탈리아 작가가 자신의 인생을 주기율표 원소들에 빗대어 쓴 자전 에세이.

SIMULATOR · 시뮬레이터

PhET 화학 시뮬레이션

콜로라도 대학의 무료 시뮬레이션. 원자·결합·반도체를 인터랙티브로 학습.

VISIT · 방문

삼성전자 반도체 클린룸 견학

삼성·SK하이닉스 견학 프로그램. 실리콘 웨이퍼가 칩이 되는 과정을 직접 본다.

NEXT CHAPTER

다음 영역 — 시스템과 상호작용

이제 원소가 만든 물질들이 모여 어떻게 시스템을 이루는지 살펴봅시다. 지구시스템·역학시스템·생명시스템 ― 모든 시스템은 끊임없는 상호작용 속에서 작동합니다.

Chapter Ⅲ. 시스템과 상호작용 시작하기 →