سوال ۱۰۱ · شیمی
کنکور ریاضی ۱۴۰۴ نوبت دوم · سوال ۱۰۱ · کلید رسمی سازمان سنجش
شیمی · شیمی ۳ · فصل ۳: شیمی جلوه‌ای از هنر، زیبایی و ماندگاری
کدام مورد، نادرست است؟
نمایش پاسخ و پاسخ تشریحی
پاسخ درست: گزینهٔ ۲ (کلید رسمی سازمان سنجش)
پاسخ تشریحی
چون سؤال «مورد نادرست» را می‌خواهد، باید درستی هر عبارت را بررسی کنیم.
۱) گرافن تنها یک لایه از اتم‌های کربن است؛ بنابراین ضخامت آن در مقیاس اندازهٔ یک اتم کربن قرار دارد (شیمی ۳، صفحهٔ ۷۲–۷۳). پس شعاع اتمی کربن معیار مناسبی برای بیان مقیاس ضخامت آن است. دقت کنید که «معیار مناسب» به معنی برابر بودن دقیق ضخامت با شعاع اتمی نیست؛ بنابراین این عبارت درست است.
۲) در بررسی معمول شناوری، باید چگالی گرافیت را با چگالی آب مقایسه کرد. چگالی گرافیت بیشتر از آب است؛ یعنی . پس تکهٔ گرافیت، بدون تکیه‌گاه یا عامل نگه‌دارندهٔ دیگر، در آب فرو می‌رود. کوچک‌بودن تکه نیز چگالی آن را کم نمی‌کند، زیرا با کاهش حجم، جرم هم به همان نسبت کاهش می‌یابد: . بنابراین این عبارت، در معنای معمول شناوری در آب، نادرست است. نگه‌داشتن احتمالی ذره‌ای روی سطح آب با کمک کشش سطحی، موضوعی جدا از این مقایسهٔ چگالی است.
۳) در گرافن، اتم‌های کربن با پیوندهای اشتراکی، حلقه‌های شش‌گوشه در یک لایه تشکیل می‌دهند. همین ساختار نشان می‌دهد که پیوندهای اشتراکی یک جامد کووالانسی می‌توانند در یک صفحه قرار بگیرند؛ پس این عبارت درست است (شیمی ۳، صفحهٔ ۷۲–۷۳).
۴) سیلیسیم خالص جامدی کووالانسی با شبکهٔ سه‌بعدی است؛ هر اتم سیلیسیم با چهار اتم مجاور پیوند اشتراکی دارد و این اتصال‌ها در سراسر بلور ادامه می‌یابند. این ساختار با تعریف جامد کووالانسی، یعنی مجموعهٔ گسترده‌ای از اتم‌های متصل با پیوندهای اشتراکی، سازگار است (شیمی ۳، صفحهٔ ۷۰–۷۱). پس عبارت چهارم نیز درست است.
پاسخ: گزینهٔ ۲
چرا گزینه‌های دیگر نادرست‌اند
- گزینهٔ ۱: ممکن است دانش‌آموز تصور کند چون ضخامت یک لایه با قطر اتم ارتباط دارد، شعاع اتمی معیار مناسبی نیست؛ اما شعاع نیز مقیاس اندازهٔ اتم را نشان می‌دهد. عبارت از «معیار سنجش» سخن می‌گوید، نه برابری دقیق ضخامت با شعاع.
- گزینهٔ ۳: ممکن است دانش‌آموز همهٔ شبکه‌های کووالانسی را الزاماً سه‌بعدی بداند و این عبارت را نادرست انتخاب کند؛ درحالی‌که گرافن نمونه‌ای از آرایش صفحه‌ای اتم‌ها با پیوندهای اشتراکی است.
- گزینهٔ ۴: ممکن است دانش‌آموز ساختار سیلیسیم را با ساختار لایه‌ای گرافیت اشتباه بگیرد؛ اما سیلیسیم خالص شبکه‌ای سه‌بعدی از اتم‌های متصل با پیوندهای اشتراکی دارد.
راهنمایی قدم‌به‌قدم (پیش از دیدن پاسخ)
- ویژگی‌های گرافن و جامدهای کووالانسی را در شیمی ۳، صفحه‌های ۷۰ تا ۷۳، مرور کن؛ سپس شناورماندن را جدا از نوع پیوندهای ماده بررسی کن.
- برای بررسی شناوری معمول یک جسم در آب، چگالی جسم را با چگالی آب مقایسه کن. کوچک‌کردن یک تکه از ماده، چگالی آن را تغییر نمی‌دهد.
- گرافیت از آب چگال‌تر است؛ از سوی دیگر، گرافن ساختاری صفحه‌ای و سیلیسیم ساختاری شبکه‌ای و سه‌بعدی دارد. اکنون ببین کدام ادعا با این ویژگی‌ها سازگار نیست.