سوال ۲۳۷ شیمی کنکور تجربی ۱۴۰۰ با پاسخ تشریحی

گام اول ـ تعیین عنصر
عدد جرمی برابر مجموع شمار پروتون‌ها و نوترون‌هاست. اگر شمار پروتون‌ها را $Z$ و شمار نوترون‌ها را $N$ بنامیم، داریم:
$Z+N=65$ و $|N-Z|=7$.
از این دو رابطه، دو حالت به دست می‌آید:
$Z=29,\ N=36$ یا $Z=36,\ N=29$.
عنصر با عدد اتمی $36$ کریپتون و نافلز است؛ پس با توجه به فلزی‌بودن عنصر، $Z=29$ و عنصر موردنظر مس، $\mathrm{Cu}$، است. استفاده از عدد اتمی و عدد جرمی برای تعیین ذرات زیراتمی، موضوع تمرین‌های همین فصل است (شیمی ۱، صفحهٔ ۴۶).
بار $2+$ فقط نشان می‌دهد یون نسبت به اتم خنثی دو الکترون کمتر دارد؛ درحالی‌که عبارت‌های سؤال دربارهٔ «اتم» هستند، پس باید آرایش اتم خنثی مس را بررسی کنیم.

گام دوم ـ نوشتن آرایش الکترونی
آرایش حالت پایهٔ مس از حالت‌های استثنایی است:
$\mathrm{Cu}:1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,3d^{10}\,4s^1$.
بنابراین نباید آن را به صورت $[\mathrm{Ar}]\,3d^9\,4s^2$ نوشت. آرایش مس، موقعیت آن در جدول و شمار الکترون‌های زیرلایه‌ها و بیرونی‌ترین لایه، مستقیماً در تمرین کتاب بررسی شده‌اند (شیمی ۱، صفحهٔ ۴۶).

گام سوم ـ بررسی عبارت‌ها
آ) نادرست است. عدد کوانتومی $l=0$ مربوط به زیرلایه‌های $\mathrm{s}$ است (شیمی ۱، صفحه‌های ۲۹–۳۰). در اتم مس، مجموع الکترون‌های این زیرلایه‌ها برابر است با:
$2+2+2+1=7$.
پس این اتم هشت الکترون با این عدد کوانتومی ندارد.

ب) درست است. عدد اتمی مس $29$ است. بزرگ‌ترین شمارهٔ لایهٔ اشغال‌شده در آرایش آن $n=4$ است؛ پس در دورهٔ چهارم قرار دارد. همچنین مس با آرایش $3d^{10}\,4s^1$ از عنصرهای گروه $11$ است. تعیین دوره و گروه از روی آرایش الکترونی، به‌ویژه برای عنصرهای دستهٔ $\mathrm{d}$، در کتاب مطرح شده است (شیمی ۱، صفحهٔ ۳۴).

پ) درست است. عدد کوانتومی $l=1$ به زیرلایه‌های $\mathrm{p}$ و $l=2$ به زیرلایه‌های $\mathrm{d}$ مربوط است (شیمی ۱، صفحه‌های ۲۹–۳۰). بنابراین:
$N_{l=1}=6+6=12$ و $N_{l=2}=10$.
نسبت این دو شمار برابر است با:
$\dfrac{N_{l=1}}{N_{l=2}}=\dfrac{12}{10}=1.2$.
دقت کنید که «۱/۲» در نگارش سؤال، عدد اعشاری $1.2$ است، نه کسر $\frac{1}{2}$.

ت) نادرست است. آرایش اتم با عدد اتمی $25$، یعنی منگنز، چنین است:
$\mathrm{Mn}:[\mathrm{Ar}]\,3d^5\,4s^2$.
بیرونی‌ترین لایهٔ اشغال‌شده در هر دو اتم، لایهٔ $n=4$ است؛ اما مس در این لایه یک الکترون و منگنز دو الکترون دارد. الکترون‌های $3d$ را نباید جزو لایهٔ چهارم شمرد؛ زیرا عدد کوانتومی اصلی آن‌ها $n=3$ است (شیمی ۱، صفحه‌های ۲۹–۳۰).

پس فقط عبارت‌های ب و پ درست‌اند.
پاسخ: گزینهٔ ۳