سوال ۹۳ شیمی کنکور ریاضی ۱۴۰۴ نوبت دوم با پاسخ تشریحی

برای پاسخ به پرسشی با قید «همواره»، باید گزاره‌ای را انتخاب کنیم که در چارچوب داده‌های کتاب استثنا نداشته باشد.

گام اول: بررسی پلی‌اتن به‌کاررفته در لوله‌ها
کتاب، لوله‌های پلاستیکی را از کاربردهای پلی‌اتن سخت‌تر و محکم‌تر معرفی می‌کند. پلی‌اتن بدون شاخه، به علت نزدیک‌تر قرار گرفتن زنجیرها، چگالی و استحکام بیشتری دارد و همان پلی‌اتن سنگین است (شیمی ۲، صفحهٔ ۱۰۸–۱۰۹).

از دو چگالی داده‌شده در کتاب، مقدار بیشتر به پلی‌اتن سنگین تعلق دارد؛ بنابراین:
$\rho_{\text{پلی‌اتن سنگین}}=0.97\,\mathrm{g\,cm^{-3}}$

چگالی آب در شرایط معمول تقریباً برابر است با:
$\rho_{\text{آب}}\simeq1\,\mathrm{g\,cm^{-3}}$

پس چگالی پلی‌اتن سنگین نیز از آب کمتر است و قطعۀ آن روی آب شناور می‌ماند. برای قطعۀ مورد سؤال نیز داریم:
$m=\rho V=(0.97\,\mathrm{g\,cm^{-3}})(1\,\mathrm{cm^3})=0.97\,\mathrm{g}$

این جرم از جرم آبِ هم‌حجم آن کمتر است. بنابراین گزارهٔ سوم درست است. توجه کنید که «سنگین» بودن این پلی‌اتن، مقایسه‌ای با پلی‌اتن سبک است، نه با آب.

گام دوم: چرا برابری جرم مولی مونومر و واحد تکرارشونده همیشگی نیست؟
در تشکیل پلی‌اتن، مولکول‌های اتن بدون حذف مولکولی کوچک به زنجیر افزوده می‌شوند؛ بنابراین فرمول مونومر و واحد تکرارشونده هر دو $\mathrm{C_2H_4}$ است (شیمی ۲، صفحهٔ ۱۰۴–۱۰۵). اما این ویژگی را نمی‌توان به همۀ پلیمرها تعمیم داد.

طبق ساختارهای کتاب، فرمول لاکتیک اسید $\mathrm{C_3H_6O_3}$ و فرمول واحد تکرارشوندۀ پلی‌لاکتیک اسید $\mathrm{C_3H_4O_2}$ است. اختلاف این دو، معادل حذف آب در فرایند تشکیل زنجیر است؛ در نتیجه جرم‌های مولی آن‌ها به‌ترتیب $90\,\mathrm{g\,mol^{-1}}$ و $72\,\mathrm{g\,mol^{-1}}$ است و برابر نیستند (شیمی ۲، صفحهٔ ۱۲۰–۱۲۱). پس گزارهٔ اول نادرست است.

گام سوم: آیا همۀ بسپارش‌ها تبدیل مونومر سیرنشده به پلیمر سیرشده‌اند؟
این توصیف برای تبدیل اتن به پلی‌اتن مناسب است، اما الگوی همۀ بسپارش‌ها نیست. لاکتیک اسید پیوند دوگانهٔ کربن–کربن ندارد و از راه واکنش گروه‌های عاملی و جدا شدن آب، پلیمر می‌سازد. پیوند دوگانۀ کربونیل آن نیز در واحد تکرارشونده باقی می‌ماند (شیمی ۲، صفحهٔ ۱۲۰–۱۲۱). پس گزارهٔ دوم همیشگی نیست.

گام چهارم: آیا تمام اتم‌های غیر از کربن و هیدروژن در پلیمر باقی می‌مانند؟
خیر؛ در همان مثال پلی‌لاکتیک اسید، بخشی از اتم‌های اکسیژن مونومرها همراه آب جدا می‌شوند و وارد زنجیر پلیمر نمی‌شوند. باقی ماندن برخی اتم‌های اکسیژن در پلیمر به معنای باقی ماندن همۀ آن‌ها نیست (شیمی ۲، صفحهٔ ۱۲۰–۱۲۱). بنابراین گزارهٔ چهارم نیز نادرست است.

پاسخ: گزینهٔ ۳