규산염 광물의 기본단위인 규산염사면체에 대한 질문입니다~!

[황혜진(오성고)]

선생님들 안녕하세요~
 
지구과학 선생님들이 모여계신 카페라서 질문하나 드려봅니다.
 
이번 통합과학 시험 서답형으로 휘석보다 흑운모가 풍화에 강한 이유를 서술하시오. 라는 문제를 출제했는데
 
규산염 사면체간 공유하는 산소의 수가 많을수록 풍화에 강하다.
 
이걸 모범답안으로 채점하였습니다.
 
그런데 아이들이 공유결합하는 산소가 많다. 라고 쓴 답이 종종 있더라구요.
 
제가 아는 바로는 규산염 사면체 간에 산소를 공유하는거지 그걸 공유결합이 많다라고 표현하는건
 
틀리다고 생각했거든요.
 
그런데 문제집을 찾아보다보니, 규산염 사면체가 이웃한 사면체와 산소를 공유하여 결합할 때 이는 공유 결합으로 형성된다라는 
 
내용이 있어서 이것도 정답이 되지 않냐고 문의가 들어왔습니다.
 
 산소를 공유하는 것과 공유결합하는 것이 같을 수 있나요? 
 
 

[안병선(부흥고)]

좋은 질문이네요! 이 문제는 지구과학에서 광물 구조와 결합의 화학적 성격을 얼마나 정확히 이해하고 설명할 수 있는지 평가하는 중요한 포인트입니다.

결론부터 말씀드리면:
“산소를 공유한다”와 “공유결합한다”는 엄밀히 말하면 동일하지 않습니다. 따라서 “공유결합하는 산소가 많다”는 표현은 틀린 표현입니다.


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이유 설명:

1. 규산염 광물의 구조
규산염 광물은 SiO₄ 사면체를 기본 단위로 하고, 이 사면체는 산소 원자 4개 중 일부를 이웃한 사면체와 **‘공유’**합니다.
이때 “공유”란, 두 사면체가 산소 원자 하나를 ‘같이 쓴다’는 의미이지, 새롭게 공유결합(covalent bond) 을 형성한다는 뜻은 아닙니다.


2. 결합의 종류
규산염 사면체 내부에서는 Si-O 간에 공유결합이 존재합니다.
하지만 사면체 간의 연결은 구조적으로 산소를 공유하되, 그 산소가 또 다른 Si와 공유결합을 하고 있는 것일 뿐,
그 연결 자체가 새로운 공유결합이라고 보지는 않습니다.

[황혜진(오성고)]

선생님 이렇게 관심가져주셔서 감사합니다. 저도 공유결합과 공유하고있는건 완전히 다른 의미로 알고있는데 시중에 나와있는 통합과학 참고서 문제집 다수에서 사면체간 산소를 많이 공유하고 있다는걸 공유결합이 많다라고 표현을 하더라구요...

[안병선(부흥고)]

그래서 학생들이 많이 오해를 하는것 같습니다. 이러한 문제는 학생들이 배우는 교육과정상의 문제와도 연관되어 있을것 같습니다. 화학적 결합을 제대로 배우지 않은 상황이 첫번째일것이고, 두번째는 풍화의 저항도가 공유하는 산소수와 어떤 관계가 있는지를 이해하는데 있을것 같습니다. 사실 풍화가 왜? 잘 일어나고 그렇지 않은거야? 라는 질문에 쉽게 답을하고 이해하는 친구는 많지 않을것 같아요... 선생님 고생이 많으셨습니다. ^^

[안병선(부흥고)]

즉, **“공유결합의 수가 많다”**는 표현은 **공유결합의 본질적인 수(즉, Si-O 간의 결합 수)**를 뜻해야 하는데,
사면체 간 산소 공유는 결합의 수를 늘리는 것이 아니라 연결 구조를 바꾸는 것입니다.


3. 모범답안의 기준
“사면체 간 공유하는 산소 수가 많을수록 구조가 더 견고하고, 풍화에 강하다”라는 구조적 설명은 적절합니다.
반면 “공유결합이 많다”는 표현은 화학 결합의 성질을 혼동한 것이므로 과학적으로 부정확합니다.

[안병선(부흥고)]

화학적 결합의 다양한 종류를 깊이배우지 않은 통과수준의 학생들이 해석하기로는 어려운 문제 아닐까 하네요...