سوال ۲۶۶ شیمی کنکور تجربی ۱۴۰۰ با پاسخ تشریحی

۱. تعیین یون‌های پایدار: سدیم، فلزی از گروه اول، با از دست دادن یک الکترون به $\mathrm{Na^+}$ تبدیل می‌شود. اکسیژن، نافلزی از گروه شانزدهم، با گرفتن دو الکترون یون $\mathrm{O^{2-}}$ را تشکیل می‌دهد. از دست دادن الکترون در فلزها و گرفتن الکترون در نافلزها با توضیحات کتاب سازگار است (شیمی ۲، صفحهٔ ۱۱ و صفحهٔ ۱۳).

۲. مقایسهٔ آرایش الکترونی یون‌ها: شمار الکترون‌های این دو یون برابر است:
$N_e(\mathrm{Na^+})=11-1=10$
$N_e(\mathrm{O^{2-}})=8+2=10$
بنابراین هر دو یون آرایش $1s^2\,2s^2\,2p^6$ دارند و دارای دو لایهٔ الکترونی اشغال‌شده‌اند؛ یعنی هم‌الکترون‌اند.

۳. مقایسهٔ جاذبهٔ هسته: هستهٔ سدیم دارای $11$ پروتون و هستهٔ اکسیژن دارای $8$ پروتون است. در این دو یون هم‌الکترون، بار هستهٔ بیشترِ سدیم باعث جاذبهٔ بیشتر بر الکترون‌ها و کوچک‌تر شدن شعاع می‌شود. این استدلال بر همان اصل کتاب تکیه دارد که با ثابت بودن شمار لایه‌ها، افزایش شمار پروتون‌ها موجب افزایش جاذبهٔ هسته و کاهش شعاع می‌شود (شیمی ۲، صفحه‌های ۱۲–۱۳). پس:
$r(\mathrm{Na^+})<r(\mathrm{O^{2-}})=135\,\mathrm{pm}$

۴. بررسی گزینه‌ها: مقدارهای $138\,\mathrm{pm}$ و $144\,\mathrm{pm}$ با این نامساوی ناسازگارند. مقدار مورد انتظار سؤال برای شعاع یون سدیم، $99\,\mathrm{pm}$ است.

نکتهٔ دقت علمی: روند کیفی بالا به‌تنهایی برای انتخاب قطعی میان $58\,\mathrm{pm}$ و $99\,\mathrm{pm}$ کافی نیست، زیرا هر دو از $135\,\mathrm{pm}$ کوچک‌ترند. بنابراین پاسخ تأییدشدهٔ سؤال، با مقدار مورد انتظار شعاع یون سدیم سازگار است، اما حذف قطعی گزینهٔ اول به داده‌ای کمّی فراتر از عبارت‌های ارائه‌شده نیاز دارد.

پاسخ: گزینهٔ ۲