سوال ۷۷ · شیمی
کنکور ریاضی ۱۴۰۳ نوبت دوم · سوال ۷۷ · کلید رسمی سازمان سنجش
شیمی · شیمی ۱ · فصل ۱: کیهان زادگاه عنصرها
مجموع اعداد کوانتومی اصلی و فرعی الکترونهای ظرفیت کدام اتم، برابر ۳۳ است؟
نمایش پاسخ و پاسخ تشریحی
پاسخ درست: گزینهٔ ۳ (کلید رسمی سازمان سنجش)
پاسخ تشریحی
۱. منظور از مجموع خواستهشده چیست؟
برای هر الکترون ظرفیت باید مقدار را بهدست آوریم و سپس این مقدارها را جمع کنیم. عدد کوانتومی اصلی شمارهٔ لایه را نشان میدهد و عدد کوانتومی فرعی برای زیرلایههای ، و بهترتیب برابر ، و است. مبنای تشخیص لایهها و آرایش الکترونی، مبحث «توزیع الکترونها در لایهها و زیرلایهها» است (شیمی ۱، صفحهٔ ۲۷–۲۸). همچنین باید فقط الکترونهای ظرفیت را در محاسبه وارد کنیم، نه همهٔ الکترونهای اتم؛ اهمیت این الکترونها در رفتار شیمیایی در کتاب بیان شده است (شیمی ۱، صفحهٔ ۳۵–۳۶).
۲. هالوژن توصیفشده را شناسایی میکنیم.
هالوژنی که مولکول آن تنها در دمای بالاتر از با هیدروژن واکنش میدهد، برم است. آرایش الکترونی اتم برم بهصورت است. بنابراین، الکترونهای ظرفیت آن در زیرلایههای و قرار دارند و آرایش ظرفیت آن است. الکترونهای جزو لایهٔ ظرفیت برم نیستند.
۳. سهم هر زیرلایه را محاسبه میکنیم.
برای هر یک از دو الکترون زیرلایهٔ داریم: و . پس سهم این زیرلایه برابر است با .
برای هر یک از پنج الکترون زیرلایهٔ داریم: و . پس سهم این زیرلایه برابر است با .
۴. مجموع را بهدست میآوریم:
.
پس اتم برم دقیقاً شرط سؤال را دارد.
پاسخ: گزینهٔ ۳
چرا گزینههای دیگر نادرستاند
- گزینهٔ ۱: ممکن است با شناسایی کلسیمِ موجود در سنگ آهک، آن را بدون محاسبه انتخاب کنید. اما آرایش ظرفیت اتم کلسیم است و مجموع خواستهشده برابر میشود؛ همچنین سؤال دربارهٔ اتم است، نه کاتیون آن.
- گزینهٔ ۲: کمرسانا بودن یک عنصر بهتنهایی برای انتخاب آن کافی نیست. آرایش ظرفیت عنصرهای گروه بهصورت است؛ بنابراین مجموع برابر و همواره زوج است، پس نمیتواند باشد.
- گزینهٔ ۴: استثنا بودن آرایش کروم و مس در قاعدهٔ آفبا ممکن است توجه شما را جلب کند، اما این ویژگی بهمعنای برقرار بودن مجموع خواستهشده نیست. آرایشهای آنها بهترتیب و است؛ حتی با احتساب الکترونهای زیرلایهٔ نیز مجموعها بهترتیب و میشوند، نه .
راهنمایی قدمبهقدم (پیش از دیدن پاسخ)
- مبحث لایهها، زیرلایهها و الکترونهای ظرفیت را مرور کنید. باید مجموع عددهای کوانتومی را برای تکتک الکترونهای ظرفیت حساب کنید، نه فقط برای هر زیرلایه یک بار.
- برای زیرلایههای و ، عدد کوانتومی فرعی بهترتیب و است. در نتیجه، یک هالوژن با آرایش ظرفیت مجموعی برابر دارد.
- هالوژنِ توصیفشده را در جدول تناوبی پیدا کنید؛ لایهٔ ظرفیت آن، لایهٔ چهارم است. اکنون سهم دو الکترون زیرلایهٔ و پنج الکترون زیرلایهٔ را جداگانه حساب و جمع کنید.