سوال ۲۴۰ شیمی کنکور تجربی ۱۴۰۱ با پاسخ تشریحی

ملاک قطبی یا ناقطبی بودن مولکول، توزیع بار و برآیند گشتاورهای دوقطبی آن است؛ بنابراین شکل مولکول به‌تنهایی برای داوری کافی نیست. همچنین علامت بار جزئی هر اتم به تراکم الکترون روی آن بستگی دارد (شیمی ۳، صفحهٔ ۷۵–۷۶).

عبارت اول: نادرست است.
خطی‌بودن لزوماً به معنای ناقطبی‌بودن نیست. در کربن‌دی‌اکسید، $\mathrm{CO_2}$، دو سوی مولکول یکسان‌اند و اثر گشتاورهای پیوندی یکدیگر را خنثی می‌کند؛ اما در کربونیل سولفید، $\mathrm{COS}$، با ساختار خطی $\mathrm{O=C=S}$، دو انتهای مولکول متفاوت‌اند و گشتاورها کاملاً خنثی نمی‌شوند؛ پس این مولکول قطبی است. همین مثال، حکم کلی عبارت اول را رد می‌کند (شیمی ۳، صفحهٔ ۷۶–۷۷).

عبارت دوم: درست است.
کربن تتراکلرید، $\mathrm{CCl_4}$، و کلروفرم، $\mathrm{CHCl_3}$، در شرایط معمول مایع‌اند. در کربن تتراکلرید، چهار پیوند یکسان در آرایش چهاروجهی متقارن قرار دارند و برآیند گشتاورهای آن‌ها صفر است؛ بنابراین مولکول ناقطبی است. در کلروفرم، جایگزینی یکی از اتم‌های کلر با هیدروژن، تقارن توزیع بار را از بین می‌برد و مولکول قطبی می‌شود. مقایسۀ رفتار باریکۀ این دو مایع در کنار میلۀ باردار نیز بر همین تفاوت استوار است (شیمی ۳، صفحهٔ ۷۷).

عبارت سوم: درست است.
فرمول عمومی $\mathrm{AX_3}$ به‌تنهایی شکل و قطبیت مولکول را مشخص نمی‌کند:

• آمونیاک، $\mathrm{NH_3}$، به‌علت وجود جفت‌الکترون ناپیوندی روی نیتروژن، شکل هرمی دارد و قطبی است.
• گوگرد تری‌اکسید، $\mathrm{SO_3}$، مسطح مثلثی و متقارن است؛ گشتاورهای پیوندی آن یکدیگر را خنثی می‌کنند و مولکول ناقطبی است.

پس مولکول‌های چهار‌اتمی با این فرمول عمومی می‌توانند قطبی یا ناقطبی باشند (شیمی ۳، صفحهٔ ۷۶–۷۷).

عبارت چهارم: نادرست است.
خمیده‌بودن، علامت بار جزئی اتم مرکزی را تعیین نمی‌کند. در آب، $\mathrm{H_2O}$، اکسیژن مرکزی الکترونگاتیوتر از هیدروژن است و بار جزئی $\delta^-$ دارد؛ اما در گوگرد دی‌اکسید، $\mathrm{SO_2}$، که آن هم خمیده است، اکسیژن‌ها الکترونگاتیوتر از گوگردند؛ بنابراین به گوگرد مرکزی بار جزئی $\delta^+$ نسبت می‌دهیم. پس ویژگی اتم مرکزی آب را نمی‌توان به همۀ مولکول‌های خمیده تعمیم داد (شیمی ۳، صفحهٔ ۷۵–۷۶).

در نتیجه، فقط عبارت‌های دوم و سوم درست‌اند؛ یعنی دو مورد.

پاسخ: گزینهٔ ۲