سوال ۱۰۱ · شیمی
کنکور ریاضی ۱۴۰۲ نوبت اول · سوال ۱۰۱ · کلید رسمی سازمان سنجش
شیمی · شیمی ۳ · فصل ۳: شیمی جلوهای از هنر، زیبایی و ماندگاری
ساختار فلزها، آرایش منظمی از کاتیونها در .................. بُعد که در فضای بین آنها، سستترین الکترونهای موجود در .................. ، آزادانه جابهجا میشوند.
نمایش پاسخ و پاسخ تشریحی
پاسخ درست: گزینهٔ ۳ (کلید رسمی سازمان سنجش)
پاسخ تشریحی
برای تکمیل جمله باید دو ویژگی مدل دریای الکترونی را مشخص کنیم:
۱. بُعد آرایش کاتیونها: در فلز، کاتیونها در یک شبکهٔ منظم سهبعدی قرار دارند؛ دوبعدی بودن شکل کتاب به معنای دوبعدی بودن ساختار واقعی فلز نیست. کتاب نیز شبکهٔ بلوری را آرایشی منظم و سهبعدی در حالت جامد معرفی میکند (شیمی ۳، صفحهٔ ۸۰). پس جای خالی نخست «سه» است.
۲. منشأ الکترونهای آزاد: الکترونهای ظرفیت اتمهای فلز، نسبت به الکترونهای درونی سستتر نگه داشته میشوند. در مدل دریای الکترونی، این الکترونها در فضای میان کاتیونها آزادانه جابهجا میشوند و دیگر نمیتوان هرکدام را فقط متعلق به یک اتم معین دانست. بنابراین، منظور از منشأ این الکترونها «اتمهای فلز» است، نه کاتیونها (شیمی ۳، صفحههای ۸۴–۸۵).
در نتیجه، جای خالی نخست با «سه» و جای خالی دوم با «اتمهای فلز» کامل میشود.
پاسخ: گزینهٔ ۳
چرا گزینههای دیگر نادرستاند
- گزینهٔ ۱: ممکن است نمایش مسطح شبکهٔ فلزی را با ساختار واقعی آن اشتباه بگیرید و الکترونهای آزاد را نیز متعلق به کاتیونها بدانید. در مدل دریای الکترونی، شبکه سهبعدی است و الکترونهای آزاد از الکترونهای سستتر اتمهای فلز منشأ میگیرند.
- گزینهٔ ۲: در این گزینه، منشأ الکترونهای آزاد درست تشخیص داده شده، اما دوبعدی دانستن شبکه نادرست است؛ شکل کتاب فقط نمایشی روی صفحه از یک آرایش سهبعدی است.
- گزینهٔ ۴: ممکن است بهدلیل حضور کاتیونها در شبکه، الکترونهای دریای الکترونی را از الکترونهای موجود در کاتیونها بدانید. هرچند سهبعدی بودن درست است، دریای الکترونی از الکترونهای ظرفیت اتمهای فلز تشکیل میشود، نه الکترونهای باقیمانده در کاتیونها.
راهنمایی قدمبهقدم (پیش از دیدن پاسخ)
- مدل دریای الکترونی را در بخش «با هم بیندیشیم» مرور کنید؛ در این مدل، هم آرایش ذرات مثبت و هم منشأ الکترونهای آزاد اهمیت دارد.
- شکلِ رسمشده روی کاغذ را با ساختار واقعی شبکه یکی ندانید؛ شبکه در فضای بلور گسترش دارد و به سطح صفحه محدود نیست.
- برای جای خالی دوم، به مرحلهٔ پیش از تشکیل کاتیون فکر کنید: الکترونهای سستترِ کدام ذرات در سراسر فلز پخش میشوند و دیگر به یک ذرهٔ معین تعلق ندارند؟