سوال ۱۰۲ شیمی کنکور ریاضی ۱۴۰۴ نوبت دوم با پاسخ تشریحی

۱. شناسایی مولکول جدید: ساختار لوویس کربونیل سولفید به‌صورت $\mathrm{O=C=S}$ است. با جایگزینی گوگرد با اکسیژن، کربن‌دی‌اکسید با ساختار $\mathrm{O=C=O}$ به دست می‌آید. هر دو مولکول خطی‌اند.

۲. مقایسهٔ گشتاور دوقطبی: در کربونیل سولفید، دو انتهای مولکول متفاوت‌اند و توزیع بار متقارن نیست؛ بنابراین اثر دوقطبی‌های پیوندی کاملاً خنثی نمی‌شود و مولکول قطبی است. در کربن‌دی‌اکسید، دو پیوند یکسان در جهت‌های مخالف قرار دارند و اثر یکدیگر را خنثی می‌کنند. کتاب نیز گشتاور دوقطبی کربن‌دی‌اکسید را به دلیل تقارن توزیع بار، صفر معرفی می‌کند (شیمی ۳، صفحهٔ ۷۶–۷۷). پس:
$\mu_{\mathrm{COS}}>0\quad\longrightarrow\quad\mu_{\mathrm{CO_2}}=0$
بنابراین گشتاور دوقطبی تغییر می‌کند و عبارت گزینهٔ ۱ درست است.

۳. بررسی بار جزئی اتم مرکزی: اتم مرکزی در هر دو مولکول کربن است و بار جزئی مثبت، یعنی $\delta^+$، دارد. در نتیجه علامت بار جزئی آن عوض نمی‌شود. توجه کنید که صفر بودن گشتاور دوقطبی کل مولکول، به معنای نبود بارهای جزئی روی اتم‌ها نیست؛ کربن‌دی‌اکسید نمونهٔ روشن این موضوع است (شیمی ۳، صفحهٔ ۷۶–۷۷).

۴. شمارش جفت‌الکترون‌های ناپیوندی: مطابق ساختار لوویس، کربن در هیچ‌یک جفت ناپیوندی ندارد و هر اتم انتهایی دارای دو جفت ناپیوندی است. بنابراین در هر دو مولکول، شمار کل این جفت‌ها برابر است با:
$2+0+2=4$
پس کاهش رخ نمی‌دهد. مبنای این شمارش، نمایش جفت‌های پیوندی و ناپیوندی در ساختار لوویس است (شیمی ۳، صفحهٔ ۷۵).

۵. مقایسهٔ جاذبه‌های بین‌مولکولی: قوی‌تر بودن یک پیوند درون مولکول را نباید با قوی‌تر بودن جاذبهٔ میان مولکول‌ها یکی دانست. با این جایگزینی، مولکول قطبی به مولکولی ناقطبی تبدیل می‌شود و جاذبهٔ دوقطبی–دوقطبی دائمی از بین می‌رود؛ همچنین ابر الکترونی کوچک‌تر، نیروهای پراکندگی ضعیف‌تری ایجاد می‌کند. بنابراین افزایش قدرت نیروهای بین‌مولکولی درست نیست. کتاب نیز رفتار فیزیکی مواد مولکولی را وابسته به نوع و قدرت نیروهای بین‌مولکولی می‌داند (شیمی ۳، صفحهٔ ۷۳–۷۴).

پاسخ: گزینهٔ ۱