سوال ۷۶ · شیمی
کنکور ریاضی ۱۴۰۳ نوبت دوم · سوال ۷۶ · کلید رسمی سازمان سنجش
شیمی · شیمی ۱ · فصل ۱: کیهان زادگاه عنصرها
بیرونیترین زیرلایه در آرایش الکترونی اتم عنصر A، است. کدام مورد به یقین درست است؟
نمایش پاسخ و پاسخ تشریحی
پاسخ درست: گزینهٔ ۲ (کلید رسمی سازمان سنجش)
پاسخ تشریحی
ابتدا عنصر را شناسایی میکنیم و سپس رابطهٔ عددی گزینهٔ دوم را میآزماییم.
گام اول: نوشتن آرایش الکترونی و شناسایی عنصر
با توجه به ترتیب پر شدن زیرلایهها، پیش از ورود الکترون به زیرلایهٔ ، زیرلایههای و پر شدهاند؛ بنابراین آرایش فشردهٔ اتم چنین است (شیمی ۱، صفحهٔ ۳۰–۳۱):
شمار الکترونهای این اتم برابر است با:
پس عنصر ، گالیم با نماد است که در دورهٔ چهارم و گروه سیزدهم قرار دارد. لایهٔ بیرونی آن و آرایش این لایه است؛ پس سه الکترون ظرفیت دارد (شیمی ۱، صفحهٔ ۳۲–۳۳).
گام دوم: بررسی گزینهٔ دوم
عنصر قبلی و بعدی گالیم در گروه سیزدهم، بهترتیب آلومینیم و ایندیماند:
در اتم خنثی، شمار الکترونها با عدد اتمی برابر است؛ کتاب نیز چیدمان عنصرها را بر پایهٔ عدد اتمی یا شمار الکترونهای اتم آنها توضیح میدهد (شیمی ۱، صفحهٔ ۲۷–۲۸). بنابراین:
پس شمار الکترونهای اتم گالیم دقیقاً نصف مجموع شمار الکترونهای دو همسایهٔ گروهی آن است و گزینهٔ دوم به یقین درست است.
بررسی سایر گزینهها
- گزینهٔ اول: یون متداول گالیم با از دست دادن سه الکترون بیرونی تشکیل میشود:
این آرایش با آرایش هر دو یون و یکسان است؛ بنابراین محدود کردن آن به یون پایدار «تنها یکی» از عنصرهای واسطهٔ دورهٔ چهارم نادرست است.
- گزینهٔ سوم: برابر بودن شمار الکترونهای ظرفیت، برای نتیجهگیری دربارهٔ همگروه بودن همهٔ عنصرها کافی نیست. در عنصرهای دستهٔ دورهٔ چهارم، الکترونهای زیرلایههای و هر دو در شمار الکترونهای ظرفیت منظور میشوند (شیمی ۱، صفحهٔ ۳۳). برای نمونه:
اسکاندیم سه الکترون ظرفیت دارد، ولی در گروه سوم است؛ درحالیکه گالیم با همین شمار الکترون ظرفیت در گروه سیزدهم قرار دارد.
- گزینهٔ چهارم: داشتن سه الکترون ظرفیت برای گالیم درست است؛ اما بخش بعدی، نحوهٔ بهکارگیری هر سه الکترون را در تشکیل ترکیبها بهصورت یک حکم کلی بیان میکند. کتاب، از دست دادن، گرفتن و بهاشتراکگذاری الکترون را راههایی برای رسیدن به وضعیت پایدارتر معرفی میکند، نه حکمی الزامی برای مشارکت همهٔ الکترونهای ظرفیت در تمام ترکیبهای هر عنصر (شیمی ۱، صفحهٔ ۳۵–۳۶). بنابراین این عبارت، برخلاف رابطهٔ عددی گزینهٔ دوم، نتیجهای قطعی از دادهٔ سؤال نیست.
پاسخ: گزینهٔ ۲
چرا گزینههای دیگر نادرستاند
- گزینهٔ ۱: ممکن است تنها یون روی را با یون گالیم مقایسه کنید؛ اما هر دو یون و آرایش دارند. بنابراین عبارت «تنها یکی» درست نیست.
- گزینهٔ ۳: این گزینه از تعمیم رابطهٔ شمار الکترونهای ظرفیت و شمارهٔ گروه به همهٔ عنصرها ناشی میشود. اسکاندیم نیز با آرایش سه الکترون ظرفیت دارد، اما برخلاف گالیم در گروه سیزدهم نیست.
- گزینهٔ ۴: بخش مربوط به داشتن سه الکترون ظرفیت درست است؛ اما از این شمارش نمیتوان نتیجه گرفت که اتم در تشکیل ترکیبهای یونی و مولکولی الزاماً هر سه الکترون را از دست میدهد یا به اشتراک میگذارد. توضیح کتاب دربارهٔ راههای پایدارتر شدن اتمها، چنین حکم همگانیای دربارهٔ همهٔ ترکیبهای یک عنصر نمیدهد.
راهنمایی قدمبهقدم (پیش از دیدن پاسخ)
- با استفاده از ترتیب پر شدن زیرلایهها، آرایش فشردهٔ اتم را بنویسید و جایگاه آن را در جدول تناوبی مشخص کنید؛ به شیمی ۱، صفحههای ۳۰–۳۳ مراجعه کنید.
- برای بررسی رابطهٔ شمار الکترونها، باید عنصر بالایی و پایینی همین عنصر را در گروهش پیدا کنید، نه دو عنصر مجاور آن در یک دوره.
- دو همسایهٔ گروهی موردنظر، آلومینیم و ایندیماند. عددهای اتمی آنها را از جدول بخوانید و میانگین بگیرید؛ سپس آن را با شمار الکترونهای اتم موردنظر مقایسه کنید.