سوال ۲۶۸ شیمی کنکور تجربی ۱۳۹۸ با پاسخ تشریحی

گام اول ـ شناسایی ترکیب حاصل و شکل آن:
با جایگزین کردن هر دو اتم اکسیژن در $\mathrm{CO_2}$ با گوگرد، کربن دی‌سولفید با فرمول $\mathrm{CS_2}$ تشکیل می‌شود. ساختار لوویس دو مولکول به‌صورت $\mathrm{O=C=O}$ و $\mathrm{S=C=S}$ است. در هر دو، اتم کربن فاقد جفت‌الکترون ناپیوندی است و مولکول ساختاری خطی و متقارن دارد. کتاب نیز بر نقش آرایش جفت‌الکترون‌های پیوندی و ناپیوندی در رفتار مولکول تأکید می‌کند (شیمی ۳، صفحهٔ ۷۵–۷۶).

گام دوم ـ مقایسهٔ گشتاور دوقطبی:
گشتاور دوقطبی مولکول از جمع برداری گشتاورهای پیوندی به دست می‌آید. در هر یک از این دو مولکول، دو پیوند یکسان در جهت‌های مخالف قرار دارند؛ بنابراین اثر آنها یکدیگر را خنثی می‌کند. طبق کتاب، در کربن دی‌اکسید نیز همین توزیع متقارن بار علت صفر بودن گشتاور دوقطبی است (شیمی ۳، صفحهٔ ۷۶–۷۷). در نتیجه:
$\mu(\mathrm{CO_2})=\mu(\mathrm{CS_2})=0$
پس با این جایگزینی، گشتاور دوقطبی مولکول تغییر نمی‌کند.

گام سوم ـ بررسی سایر ادعاها:
عدد اکسایش اکسیژن در کربن دی‌اکسید و گوگرد در کربن دی‌سولفید برابر با $-2$ است. چون هر دو مولکول خنثی‌اند، عدد اکسایش کربن در هر دو از رابطهٔ $x+2(-2)=0$ برابر با $+4$ به دست می‌آید و تغییر نمی‌کند.
همچنین گوگرد، مانند اکسیژن، از کربن الکترونگاتیوتر است؛ بنابراین بار جزئی کربن از $\delta^+$ به $\delta^-$ تبدیل نمی‌شود. باید توجه کرد که بار جزئی اتم با گشتاور دوقطبی کل مولکول یکسان نیست؛ یک مولکول متقارن می‌تواند با وجود پیوندهای قطبی، ناقطبی باشد (شیمی ۳، صفحهٔ ۷۶–۷۷).
در نهایت، بزرگ‌تر و قطبش‌پذیرتر بودن ابر الکترونی در کربن دی‌سولفید باعث تقویت نیروهای پراکندگی لاندن می‌شود؛ پس ادعای کاهش قدرت نیروهای بین‌مولکولی نیز نادرست است.

پاسخ: گزینهٔ ۳