سوال ۸۳ شیمی کنکور ریاضی ۱۴۰۲ نوبت دوم با پاسخ تشریحی

برای مقایسهٔ نقطهٔ جوش این دو ماده، باید نیروهای بین‌مولکولی آن‌ها را بررسی کنیم.

گام اول: مقایسهٔ ویژگی‌های مشترک و متفاوت
طبق جدول کتاب، مولکول‌های آب و هیدروژن سولفید هر دو خمیده و قطبی‌اند. بااین‌حال، آب با جرم مولی $18\,\mathrm{g\,mol^{-1}}$ در فشار $1\,\mathrm{atm}$، نقطهٔ جوش $100\,^\circ\mathrm{C}$ دارد؛ درحالی‌که هیدروژن سولفید با جرم مولی بیشتر، یعنی $34\,\mathrm{g\,mol^{-1}}$، در $-60\,^\circ\mathrm{C}$ می‌جوشد. بنابراین، تفاوت شکل مولکولی یا بیشتر بودن جرم مولی نمی‌تواند علت نقطهٔ جوش بالاتر آب باشد. (شیمی ۱، صفحه‌های ۱۰۵–۱۰۶)

گام دوم: شناسایی عامل اصلی اختلاف نقطهٔ جوش
هنگام جوشیدن یک مادهٔ مولکولی، مولکول‌ها از یکدیگر فاصله می‌گیرند؛ پیوندهای اشتراکی درون مولکول‌ها شکسته نمی‌شوند. هرچه جاذبهٔ میان مولکول‌ها قوی‌تر باشد، غلبه بر آن دشوارتر است و ماده در فشار یکسان، در دمای بالاتری می‌جوشد.

میان مولکول‌های آب، جاذبهٔ قویِ پیوند هیدروژنی برقرار است: هیدروژنِ دارای بار جزئی مثبت در یک مولکول، به اکسیژنِ دارای بار جزئی منفی در مولکول همسایه جذب می‌شود. چنین پیوند هیدروژنی‌ای میان مولکول‌های هیدروژن سولفید برقرار نیست؛ ازاین‌رو جاذبهٔ میان مولکول‌های آب بسیار قوی‌تر است. (شیمی ۱، صفحه‌های ۱۰۶–۱۰۷)

گام سوم: نقش قطبیت
قطبی بودن هر دو مولکول به معنای یکسان بودن میزان قطبیت آن‌ها نیست. گشتاور دوقطبی آب و هیدروژن سولفید به‌ترتیب $1.85\,\mathrm{D}$ و $0.97\,\mathrm{D}$ است؛ پس آب قطبی‌تر است و نمی‌توان نقش تفاوت قطبیت را نادیده گرفت. (شیمی ۱، صفحه‌های ۱۰۶–۱۰۷)

در نتیجه، مهم‌ترین عامل اختلاف نقطهٔ جوش این دو ماده، تفاوت در قدرت نیروهای جاذبهٔ بین‌مولکولی آن‌هاست.

پاسخ: گزینهٔ ۱