دانشجو؟ ۵۰۰ هزار تومان هدیه همین حالادانشجو؟ با کارت دانشجویی یا ایمیل دانشگاهی ۵۰۰٬۰۰۰ تومان هدیه بگیر، و اگر دانشگاهت تا ۱۶ آذر به ۵۰ دانشجوی فعال برسد ۲ میلیون تومان دیگرجدول دانشگاه‌هادانشجو؟ ۵۰۰ هزار تومان هدیه همین حالادانشجو؟ با کارت دانشجویی یا ایمیل دانشگاهی ۵۰۰٬۰۰۰ تومان هدیه همین حالا، و ۲ میلیون تومان دیگر اگر دانشگاهت تا ۱۶ آذر به ۵۰ دانشجوی فعال برسدجدول دانشگاه‌ها
1xAi
کنکور ریاضی ۱۴۰۴ نوبت دوم · شیمی

سوال ۱۰۲ شیمی کنکور ریاضی ۱۴۰۴ نوبت دوم با پاسخ تشریحی

سوال ۱۰۲ دفترچهٔ اختصاصی کنکور ریاضی ۱۴۰۴ نوبت دوم، با کلید رسمی سازمان سنجش. پاسخ تشریحی، دلیل نادرستی گزینه‌های دیگر و راهنمایی‌ها را هوش مصنوعی 1xAi بر پایهٔ همین کلید و متن کتاب درسی نوشته است.

سوال ۱۰۲ · شیمی

کنکور ریاضی ۱۴۰۴ نوبت دوم · سوال ۱۰۲ · کلید رسمی سازمان سنجش

شیمی · شیمی ۳ · فصل ۳: شیمی جلوه‌ای از هنر، زیبایی و ماندگاری

اگر در مولکول کربونیل سولفید، به‌جای اتم گوگرد، اتم اکسیژن قرار گیرد، کدام مورد دربارۀ تغییر ویژگی‌های آن در تبدیل به مولکول جدید درست است؟

  1. گزینهٔ ۱: تغییر گشتاور دو قطبی
  2. گزینهٔ ۲: تغییر علامت بار جزئی اتم مرکزی
  3. گزینهٔ ۳: کاهش شمار جفت‌الکترون‌های ناپیوندی
  4. گزینهٔ ۴: افزایش قدرت نیروهای جاذبۀ بین مولکولی
نمایش پاسخ و پاسخ تشریحی

پاسخ درست: گزینهٔ ۱ (کلید رسمی سازمان سنجش)

پاسخ تشریحی

۱. شناسایی مولکول جدید: ساختار لوویس کربونیل سولفید به‌صورت O=C=S\mathrm{O=C=S} است. با جایگزینی گوگرد با اکسیژن، کربن‌دی‌اکسید با ساختار O=C=O\mathrm{O=C=O} به دست می‌آید. هر دو مولکول خطی‌اند.

۲. مقایسهٔ گشتاور دوقطبی: در کربونیل سولفید، دو انتهای مولکول متفاوت‌اند و توزیع بار متقارن نیست؛ بنابراین اثر دوقطبی‌های پیوندی کاملاً خنثی نمی‌شود و مولکول قطبی است. در کربن‌دی‌اکسید، دو پیوند یکسان در جهت‌های مخالف قرار دارند و اثر یکدیگر را خنثی می‌کنند. کتاب نیز گشتاور دوقطبی کربن‌دی‌اکسید را به دلیل تقارن توزیع بار، صفر معرفی می‌کند (شیمی ۳، صفحهٔ ۷۶–۷۷). پس:
μCOS>0⟶μCO2=0\mu_{\mathrm{COS}}>0\quad\longrightarrow\quad\mu_{\mathrm{CO_2}}=0
بنابراین گشتاور دوقطبی تغییر می‌کند و عبارت گزینهٔ ۱ درست است.

۳. بررسی بار جزئی اتم مرکزی: اتم مرکزی در هر دو مولکول کربن است و بار جزئی مثبت، یعنی δ+\delta^+، دارد. در نتیجه علامت بار جزئی آن عوض نمی‌شود. توجه کنید که صفر بودن گشتاور دوقطبی کل مولکول، به معنای نبود بارهای جزئی روی اتم‌ها نیست؛ کربن‌دی‌اکسید نمونهٔ روشن این موضوع است (شیمی ۳، صفحهٔ ۷۶–۷۷).

۴. شمارش جفت‌الکترون‌های ناپیوندی: مطابق ساختار لوویس، کربن در هیچ‌یک جفت ناپیوندی ندارد و هر اتم انتهایی دارای دو جفت ناپیوندی است. بنابراین در هر دو مولکول، شمار کل این جفت‌ها برابر است با:
2+0+2=42+0+2=4
پس کاهش رخ نمی‌دهد. مبنای این شمارش، نمایش جفت‌های پیوندی و ناپیوندی در ساختار لوویس است (شیمی ۳، صفحهٔ ۷۵).

۵. مقایسهٔ جاذبه‌های بین‌مولکولی: قوی‌تر بودن یک پیوند درون مولکول را نباید با قوی‌تر بودن جاذبهٔ میان مولکول‌ها یکی دانست. با این جایگزینی، مولکول قطبی به مولکولی ناقطبی تبدیل می‌شود و جاذبهٔ دوقطبی–دوقطبی دائمی از بین می‌رود؛ همچنین ابر الکترونی کوچک‌تر، نیروهای پراکندگی ضعیف‌تری ایجاد می‌کند. بنابراین افزایش قدرت نیروهای بین‌مولکولی درست نیست. کتاب نیز رفتار فیزیکی مواد مولکولی را وابسته به نوع و قدرت نیروهای بین‌مولکولی می‌داند (شیمی ۳، صفحهٔ ۷۳–۷۴).

پاسخ: گزینهٔ ۱

چرا گزینه‌های دیگر نادرست‌اند

  • گزینهٔ ۲: ممکن است تغییر قطبی‌بودن مولکول را با تغییر علامت بار جزئی اتم مرکزی یکسان بدانید؛ اما کربن در هر دو مولکول بار جزئی مثبت دارد. ناقطبی‌شدن مولکول جدید حاصل تقارن توزیع بار است، نه تغییر علامت بار جزئی کربن.
  • گزینهٔ ۳: ممکن است تصور کنید جایگزینی گوگرد با اکسیژن، شمار الکترون‌های ناپیوندی را کم می‌کند؛ اما این دو اتم هم‌گروه‌اند و در ساختارهای لوویس موردنظر، هرکدام دو جفت‌الکترون ناپیوندی دارند. بنابراین شمار کل جفت‌های ناپیوندی تغییر نمی‌کند.
  • گزینهٔ ۴: ممکن است قطبی‌تر بودن پیوند کربن–اکسیژن را به معنای قوی‌ترشدن نیروهای بین‌مولکولی بدانید؛ اما باید قطبیت کل مولکول را بررسی کرد. مولکول جدید ناقطبی است و جایگزینی گوگرد با اکسیژن نیز ابر الکترونی کوچک‌تر و کم‌قطبش‌پذیرتری ایجاد می‌کند؛ پس افزایش قدرت جاذبه‌های بین‌مولکولی درست نیست.

راهنمایی قدم‌به‌قدم (پیش از دیدن پاسخ)

  1. بخش توزیع بار الکتریکی و مقایسهٔ کربونیل سولفید با کربن‌دی‌اکسید را مرور کنید؛ برای تشخیص قطبیت، هم نوع پیوندها و هم تقارن مولکول اهمیت دارند.
  2. ساختارهای لوویس را به‌صورت O=C=S\mathrm{O=C=S} و O=C=O\mathrm{O=C=O} رسم کنید. هر دو خطی‌اند؛ آیا دو سر مولکول در هر دو ساختار یکسان است؟
  3. در ساختار دارای دو انتهای یکسان، اثر دوقطبی‌های پیوندی یکدیگر را خنثی می‌کند؛ اما در ساختار دارای دو انتهای متفاوت چنین نیست. همچنین بار جزئی کربن و شمار جفت‌های ناپیوندی را پیش و پس از جایگزینی مقایسه کنید.

شیمی ۳ · فصل ۳: شیمی جلوه‌ای از هنر، زیبایی و ماندگاری

سوال‌های رسمی دیگر کنکور تجربی از همین فصل:

فصل «شیمی جلوه‌ای از هنر، زیبایی و ماندگاری» را در پنل یادگیری تمرین کن

در پنل یادگیری 1xAi سوال‌هایی مثل همین را جواب می‌دهی و جوابت ثبت می‌شود؛ پیش از دیدن پاسخ، سه راهنمایی پله‌پله داری و معلم هوشمند بی‌آن‌که جواب را لو بدهد کمکت می‌کند. تمرین و آزمون رایگان است؛ معلم هوشمند هم سهمیهٔ روزانهٔ رایگان دارد.

ساختن حساب رایگان است و بعد از ثبت‌نام مستقیم به همین بخش از پنل برمی‌گردی.

شیمی · ریاضی ۱۴۰۴ نوبت دوم