سوال ۲۳۸ شیمی کنکور تجربی ۱۳۹۹ با پاسخ تشریحی

برای تشخیص عبارت درست، باید میان «کاهش انرژی در یک گذار» و «رسیدن نهایی به حالت پایه» تفاوت بگذاریم.

۱. بررسی گزینهٔ ۱: طبق مدل بیان‌شده در کتاب، هرچه الکترون در لایه‌ای دورتر از هسته قرار گیرد، انرژی بیشتری دارد؛ انتقال به لایهٔ بالاتر نیز به جذب انرژی نیاز دارد. پس کاهش انرژی با دور شدن از هسته نادرست است (شیمی ۱، صفحهٔ ۲۵–۲۶).

۲. بررسی گزینهٔ ۲: حالت پایه، کم‌انرژی‌ترین آرایش مجاز الکترون‌های یک اتم است، نه نام یک لایهٔ مشترک برای همهٔ اتم‌ها. در اتم هیدروژن، تنها الکترون در حالت پایه در تراز $n=1$ قرار دارد؛ اما در اتم‌های چندالکترونی، آرایش حالت پایه می‌تواند شامل الکترون‌هایی در لایه‌های بالاتر نیز باشد. بنابراین نباید ویژگی حالت پایهٔ هیدروژن را به همهٔ اتم‌ها تعمیم داد (شیمی ۱، صفحهٔ ۲۵–۲۶).

۳. بررسی گزینهٔ ۳: شکل طیف مرئی هیدروژن در کتاب، نوار زرد ندارد. همچنین طبق رابطهٔ $E=\frac{hc}{\lambda}$، انرژی فوتون با طول موج نسبت وارون دارد؛ بنابراین در میان نوارهای مرئی هیدروژن، نوار قرمز که بیشترین طول موج را دارد، کمترین انرژی فوتون را خواهد داشت (شیمی ۱، صفحهٔ ۲۶–۲۷، شکل ۲۲).

۴. بررسی گزینهٔ ۴: اتم برانگیخته ناپایدار است و با نشر انرژی به حالت کم‌انرژی‌تر می‌رود؛ اما یک گذار رو به پایین لزوماً آن را مستقیماً به حالت پایه نمی‌رساند. برای نمونه، در هیدروژن، گذار $n=4\rightarrow n=3$ با از دست دادن انرژی همراه است، ولی الکترون هنوز در حالت برانگیخته قرار دارد. بازگشت نهایی به حالت پایه می‌تواند طی چند گذار انجام شود. کتاب نیز از رفتن به حالت پایدارتر و «در نهایت» رسیدن به حالت پایه سخن می‌گوید (شیمی ۱، صفحهٔ ۲۶–۲۷).

پس منظور عبارت درست این است که الکترون با هر بار از دست دادن انرژی، الزاماً مستقیماً به حالت پایه نمی‌رسد؛ نه اینکه هرگز به حالت پایه بازنمی‌گردد.

پاسخ: گزینهٔ ۴