해설 보기
정답LPG → 휘발유/나프타 → 등유 → 경유 → 아스팔트 순으로 끓는점이 높아집니다.
핵심 개념
원유의 상압 증류 분별과 유분별 끓는점 순서
원유는 탄소수가 다양한 탄화수소 혼합물이며, 상압 증류탑에서 끓는점 차이를 이용해 여러 유분으로 분리합니다. 일반적으로 탄소수가 클수록 분자간 인력(반데르발스 힘)이 커져 끓는점이 높아지므로, 탄소수 순서가 곧 끓는점 순서가 됩니다. 실제 증류탑에서는 위쪽부터 LPG(C1~C4, 약 30°C 이하), 휘발유/나프타(C5~C10, 약 30~180°C), 등유(C11~C13, 약 180~250°C), 경유(C14~C20, 약 250~350°C)가 유출되고, 탑저에는 잔사유·아스팔트(C20 이상)가 남습니다. 즉 탑의 위에서 아래로 내려갈수록 끓는점이 높아진다는 점을 기억하면 순서를 쉽게 정리할 수 있습니다.
선지별 해설
①탄소수가 적은 LPG에서 시작해 휘발유/나프타, 등유, 경유를 거쳐 가장 무거운 아스팔트로 이어지는 순서로, 상압 증류탑의 상부에서 하부로 내려가는 실제 유출 순서와 정확히 일치합니다.
②아스팔트를 LPG 바로 다음에 두었습니다. 아스팔트는 탄소수가 가장 큰 잔사유로 끓는점이 가장 높아 맨 마지막에 와야 하므로 틀렸습니다.
③휘발유/나프타를 LPG보다 앞에 두었고 아스팔트를 경유 앞에 두었습니다. LPG가 가장 가볍고 아스팔트가 가장 무거우므로 두 지점 모두 순서가 어긋납니다.
④가장 가벼운 LPG를 맨 끝에, 가장 무거운 아스팔트를 중간에 배치했습니다. 끓는점 순서가 완전히 뒤바뀌어 있어 틀렸습니다.
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정답다이아몬드는 각 탄소가 sp3 혼성으로 네 개의 탄소와 정사면체 구조를 이룹니다.
핵심 개념
탄소 동소체와 혼성오비탈(sp2 vs sp3)
탄소 동소체는 같은 탄소 원자로만 이루어져 있으면서 결합 구조가 달라 성질이 전혀 다른 물질들을 말합니다. 구조를 가르는 핵심 기준이 바로 혼성오비탈입니다. sp2 혼성은 탄소가 이웃한 세 개의 탄소와 평면 삼각형(결합각 120°)으로 결합하고 남은 p오비탈이 파이(π) 결합에 참여해 전기전도성을 띠는 구조를 만듭니다. 흑연, 풀러렌, 탄소나노튜브, 그래핀이 모두 여기에 해당합니다. 반면 sp3 혼성은 네 개의 탄소와 정사면체(결합각 109.5°)로 σ 결합만 형성해, 자유전자가 없어 절연성이고 3차원 그물 구조 덕분에 매우 단단합니다. 대표적인 sp3 탄소 동소체가 다이아몬드입니다.