지각 구성 원소 1위는? (산소/규소) 헷갈리는 ‘원소’와 ‘광물’ 개념 정리!

📘 대표유형 문제

다음은 지각을 구성하는 여러 물질에 대한 설명이다. 이 중 지각에서 가장 많은 질량을 차지하는 원소는 무엇일까요?

1. 철
2. 산소
3. 규소
4. 장석
5. 질소

🔍 단계별 풀이

Step 1. 문제의 핵심 용어(원소, 광물, 지각) 구분하기

먼저 문제에서 묻는 것이 무엇인지 정확히 파악해야 합니다.

• 원소: 물질을 이루는 가장 기본적인 성분입니다. (예: 산소(O), 규소(Si), 철(Fe))
• 광물: 원소들이 결합하여 만들어진 순수한 고체 결정입니다. (예: 석영(SiO₂), 장석)
• 암석: 여러 종류의 광물들이 모여 이루어진 덩어리입니다. (예: 화강암)
• 지각: 암석으로 이루어진 지구의 가장 바깥쪽 껍질입니다.

이 문제는 지각을 구성하는 가장 많은 **원소**를 묻고 있습니다.

Step 2. 지각을 구성하는 주요 원소의 비율 파악

지각은 약 90여 종의 원소로 구성되어 있지만, 그중 8개의 원소가 전체 질량의 약 98%를 차지합니다. 이를 ‘지각의 8대 구성 원소’라고 부릅니다. 그 순서는 다음과 같습니다.

1. 산소 (O): 약 46.6%
2. 규소 (Si): 약 27.7%
3. 알루미늄 (Al): 약 8.1%
4. 철 (Fe): 약 5.0%
5. 칼슘 (Ca): 약 3.6%
6. 나트륨 (Na): 약 2.8%
7. 칼륨 (K): 약 2.6%
8. 마그네슘 (Mg): 약 2.1%

이처럼 **산소**가 질량비로 거의 절반을 차지하며 압도적으로 가장 많습니다.

Step 3. 각 보기의 타당성 분석

Step 2에서 파악한 지식을 바탕으로 각 보기를 분석합니다.

• ① 철: 지각 구성 원소 중 4번째로 많습니다. (지구 전체에서는 가장 많음)
• ② 산소: 지각 구성 원소 중 질량비가 가장 높습니다. (올바른 설명)
• ③ 규소: 지각 구성 원소 중 2번째로 많습니다.
• ④ 장석: ‘원소’가 아니라 ‘광물‘입니다. 장석은 지각에서 가장 많은 광물이지만, 문제에서 묻는 ‘원소’가 아니므로 답이 될 수 없습니다. (가장 헷갈리기 쉬운 오답)
• ⑤ 질소: 대기(공기)의 약 78%를 차지하는 가장 많은 원소이지만, 지각에서는 그 비율이 매우 낮습니다.

Step 4. 보기 4번 분석 (오답의 함정 파악하기)

“장석”은 이 문제의 핵심적인 오답 보기입니다.
원본 문제에서처럼 “지각에서 가장 많은 **광물**은?”이라고 물었다면 ‘장석’이 정답입니다.
하지만 이 문제는 “지각에서 가장 많은 **원소**는?”이라고 묻고 있습니다.
장석이라는 광물은 산소, 규소, 알루미늄 등의 원소들이 결합하여 만들어진 것입니다.

따라서 원소와 광물은 포함 관계에 있는 다른 개념이므로, 질문의 의도를 정확히 파악해야 합니다.

✅ 정답

정답: ② 산소는 지각 전체 질량의 약 46.6%를 차지하여 가장 풍부한 원소입니다.

🧠 개념 정리 – 지구 각 권역별 최다 구성 성분 비교

❌ 오개념 정리

• “원소와 광물은 같은 것이다” ❌ → 원소는 재료, 광물은 그 재료로 만든 벽돌에 비유할 수 있습니다.
• “지각에서 가장 많은 원소는 지구 전체에서도 가장 많다” ❌ → 지각에서는 산소가 1위지만, 지구 전체(핵 포함)에서는 철이 1위입니다.
• “산소는 기체 상태로만 존재한다” ❌ → 우리가 숨 쉬는 산소는 기체지만, 지각에 있는 대부분의 산소는 다른 원소와 결합하여 고체(광물) 상태로 존재합니다.

🌍 일상 속 사례로 더 알아보기

• 산소와 규소: 우리가 해변에서 보는 모래의 주성분은 석영(SiO₂)입니다. 즉, 산소와 규소의 결합물이죠. 유리의 주원료이기도 합니다.
• 철: 건축 자재인 철근, 자동차 차체 등 우리 주변에서 흔히 볼 수 있는 금속입니다. 붉은색 흙은 산화철 성분이 많기 때문입니다.
• 장석과 석영: 주방 싱크대나 건물의 외벽에 많이 쓰이는 화강암을 자세히 보면, 반투명한 회색 알갱이(석영)와 불투명한 흰색 또는 분홍색 알갱이(장석)를 관찰할 수 있습니다.

📚 더 깊이 알아보기: 규산염 광물

지각의 구성 원소 1, 2위가 산소와 규소인 이유는 지각의 약 92%가 이 두 원소가 결합한 ‘규산염 광물’로 이루어져 있기 때문입니다. 규산염 광물은 규소 원자 1개와 산소 원자 4개가 결합한 사면체 구조(SiO₄ 사면체)를 기본 골격으로 합니다. 이 사면체들이 어떻게 연결되느냐에 따라 석영, 장석, 휘석, 각섬석, 흑운모 등 다양한 종류의 광물이 만들어집니다. 결국 지각은 ‘규산염 물질의 거대한 덩어리’라고 볼 수 있는 셈입니다.

🧪 과학 수업에서는 이렇게 다룹니다

중학교 과학에서는 지각의 구성 원소 비율을 원그래프로 보여주며 ‘산-규-알-철’ 순서를 암기하도록 지도합니다.

또한 화강암 표본을 학생들에게 나누어주고 돋보기를 이용해 색깔과 모양이 다른 알갱이(광물)들을 직접 찾아보게 합니다.

이를 통해 ‘암석은 여러 광물로, 광물은 원소로 이루어져 있다’는 구성 단계를 체험적으로 이해시킵니다.

💡 작은 팁: 개념 암기 아이디어

• 지각 구성 원소 순서: “오~ 씨알 철 카나 크마!” (O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg) 처럼 앞글자를 따서 재미있게 외워보세요.
• 지각 구성 광물 순서: “장석이 석영보다 많다”는 사실만 기억해도 많은 문제를 풀 수 있습니다.

이렇게 핵심 개념을 구분하고 암기하면 헷갈리지 않고 정확하게 문제를 해결할 수 있습니다.