سوال ۸۶ شیمی کنکور ریاضی ۱۴۰۵ با پاسخ تشریحی

گام اول: شناسایی عنصرها از روی واکنش‌پذیری

چهار عنصر آغاز دورهٔ دوم، به‌ترتیب عدد اتمی، لیتیم، بریلیم، بور و کربن هستند. مطابق روند کلی نمودار واکنش‌پذیری عنصرهای دورهٔ دوم، در این بخش از دوره داریم (شیمی ۲، صفحه‌های ۴۸–۴۹):

$\mathrm{C}<\mathrm{B}<\mathrm{Be}<\mathrm{Li}$

از طرفی، ترتیب واکنش‌پذیری در نمودار سؤال چنین است:

$\mathrm{Z}<\mathrm{X}<\mathrm{D}<\mathrm{Y}$

پس حروف به این صورت شناسایی می‌شوند:

$\mathrm{Y}=\mathrm{Li},\qquad \mathrm{D}=\mathrm{Be},\qquad \mathrm{X}=\mathrm{B},\qquad \mathrm{Z}=\mathrm{C}$

گام دوم: نوشتن آرایش الکترونی اتم‌ها

$\mathrm{Y}:\quad \mathrm{Li}:1s^2\,2s^1$

$\mathrm{D}:\quad \mathrm{Be}:1s^2\,2s^2$

$\mathrm{X}:\quad \mathrm{B}:1s^2\,2s^2\,2p^1$

$\mathrm{Z}:\quad \mathrm{C}:1s^2\,2s^2\,2p^2$

گام سوم: بررسی عبارت مربوط به پُر بودن زیرلایه‌ها

هر زیرلایهٔ $s$ گنجایش $2$ الکترون و هر زیرلایهٔ $p$ گنجایش $6$ الکترون دارد. در اتم $\mathrm{D}$، یعنی بریلیم، هر دو زیرلایهٔ اشغال‌شدهٔ $1s$ و $2s$ پُر هستند. اما در اتم $\mathrm{X}$، یعنی بور، زیرلایهٔ $2p$ فقط یک الکترون دارد و پُر نیست. بنابراین عبارت گزینهٔ سوم درست است.

نکتهٔ مهم: منظور عبارت، زیرلایه‌های اشغال‌شده در آرایش الکترونی است، نه همهٔ زیرلایه‌های ممکن. همچنین پُر بودن این زیرلایه‌ها در بریلیم به معنای پُر بودن لایهٔ ظرفیت یا داشتن آرایش گاز نجیب نیست.

گام چهارم: کنترل سایر گزینه‌ها

• گزینهٔ اول نادرست است؛ نمی‌توان تشکیل یون تک‌اتمی پایدار را به هر چهار عنصر نسبت داد. بور و کربن معمولاً با اشتراک الکترون پیوند تشکیل می‌دهند.

• گزینهٔ دوم نادرست است؛ در یک دوره، شعاع اتمی به‌طور کلی از چپ به راست کاهش می‌یابد. پس شعاع بریلیم از شعاع بور بزرگ‌تر، ولی از شعاع لیتیم کوچک‌تر است:

$r(\mathrm{Y})>r(\mathrm{D})>r(\mathrm{X})$

• گزینهٔ چهارم نادرست است؛ $l=0$ مربوط به زیرلایه‌های $s$ و $l=1$ مربوط به زیرلایه‌های $p$ است. در لیتیم، شمار الکترون‌های زیرلایه‌های $s$ برابر $2+1=3$ است؛ درحالی‌که کربن فقط $2$ الکترون در زیرلایهٔ $2p$ دارد.

پاسخ: گزینهٔ ۳