سوال ۷۷ شیمی کنکور ریاضی ۱۴۰۵ با پاسخ تشریحی

نکتهٔ اصلی این است که پایان آرایش الکترونی، همیشه یک عنصر یکتا را مشخص نمی‌کند. در محدودهٔ سی‌وشش عنصر نخست، باید عناصر واسطه و استثناهای آفبا را نیز در نظر بگیریم؛ این محدوده در کتاب مشخص شده است (شیمی ۱، صفحهٔ ۳۴–۳۵).

گام اول: تعیین حالت‌های ممکن برای اتم‌ها

اتم $Z$ که آرایشش به $3p^5$ ختم می‌شود، کلر است:
$\mathrm{Cl}:[Ne]\,3s^2\,3p^5$
بنابراین عدد اتمی آن برابر $17$ است.

اتم $Y$ می‌تواند یکی از سه عنصر زیر باشد:
$\mathrm{K}:[Ar]\,4s^1\qquad (19)$
$\mathrm{Cr}:[Ar]\,3d^5\,4s^1\qquad (24)$
$\mathrm{Cu}:[Ar]\,3d^{10}\,4s^1\qquad (29)$
کتاب تأکید می‌کند که کروم و مس از قاعدهٔ آفبا پیروی نمی‌کنند و در بیرونی‌ترین زیرلایهٔ خود تنها یک الکترون دارند (شیمی ۱، صفحهٔ ۳۱–۳۲).

اتم‌های ممکن برای $X$ نیز کلسیم، اسکاندیم، تیتانیم، وانادیم، منگنز، آهن، کبالت، نیکل و روی هستند. کمترین و بیشترین عدد اتمی در این مجموعه، به‌ترتیب $20$ و $30$ است. توجه کنید که کروم و مس به دلیل آرایش استثنایی خود در این مجموعه نیستند.

گام دوم: بررسی گزینه‌ها

گزینهٔ ۱: بیشترین اختلاف عدد اتمی $X$ و $Y$ مربوط به روی و پتاسیم است:
$\Delta Z_{\max}=30-19=11$
پس این عبارت درست است.

گزینهٔ ۲: اختلاف عدد اتمی کلر با هر یک از حالت‌های ممکن $Y$ برابر است با:
$|17-19|=2$
$|17-24|=7$
$|17-29|=12$
دو مقدار $2$ و $12$ مضرب دو هستند؛ بنابراین ادعای «نمی‌تواند مضربی از دو باشد» نادرست است.

گزینهٔ ۳: برای زیرلایه‌های $s$ و $p$، عدد کوانتومی فرعی به‌ترتیب $l=0$ و $l=1$ است. زیرلایه‌های مرتبط با شرط $n+l=4$ عبارت‌اند از:
$3p:\quad 3+1=4$
$4s:\quad 4+0=4$
در اتم کلر، زیرلایهٔ $3p$ پنج الکترون دارد و زیرلایهٔ $4s$ خالی است؛ پس شمار الکترون‌های دارای این شرط برابر $5$ است و عبارت درست است.

گزینهٔ ۴: از میان سه حالت ممکن برای $Y$، کروم و مس دو استثنای آفبا هستند؛ بنابراین این عبارت نیز درست است (شیمی ۱، صفحهٔ ۳۱–۳۲).

در نتیجه، تنها عبارت نادرست، گزینهٔ دوم است.

پاسخ: گزینهٔ ۲