سوال ۹۸ شیمی کنکور تجربی ۱۴۰۲ نوبت دوم با پاسخ تشریحی

گام اول: شناسایی عنصرها
عددهای اتمی داده‌شده نشان می‌دهند که $\mathrm{X}$ گوگرد و $\mathrm{Y}$ کلر است:
$\mathrm{X}=\mathrm{S}\quad (Z=16)$
$\mathrm{Y}=\mathrm{Cl}\quad (Z=17)$
گوگرد دارای شش و کلر دارای هفت الکترون ظرفیت است.

گام دوم: بررسی بار جزئی کلر در ترکیب با هیدروژن
ترکیب دوتایی کلر با هیدروژن، $\mathrm{HCl}$ است. کلر نسبت به هیدروژن تمایل بیشتری به جذب الکترون‌های پیوندی دارد؛ بنابراین تراکم الکترونی در سمت کلر بیشتر است و بارهای جزئی به صورت $\mathrm{H}^{\delta+}-\mathrm{Cl}^{\delta-}$ هستند. پس گزینهٔ ۱ نادرست است (شیمی ۳، صفحهٔ ۷۵–۷۶).

گام سوم: بررسی ساختار گوگرد
گوگرد یک نافلز است و در حالت معمول از مولکول‌های $\mathrm{S_8}$ تشکیل می‌شود. بنابراین ساختار آن آرایش کاتیون‌های فلزی نیست. منظم‌بودن آرایش ذرات در یک جامد را نباید با کاتیونی‌بودن آن ذرات یکسان دانست؛ واحدهای سازندهٔ جامدهای مولکولی، مولکول‌اند (شیمی ۳، صفحهٔ ۷۳–۷۴). پس گزینهٔ ۲ نادرست است.

گام چهارم: تعیین شکل مولکول هیدروژن سولفید
در $\mathrm{H_2X}=\mathrm{H_2S}$، اتم گوگرد با دو اتم هیدروژن دو پیوند یگانه تشکیل می‌دهد و دو جفت‌الکترون ناپیوندی نیز روی آن باقی می‌ماند. با درنظرگرفتن آرایش جفت‌های الکترونی، شکل مولکول خمیده است، نه خطی. کتاب نیز نقش جفت‌الکترون‌های ناپیوندی اتم مرکزی در برهم‌زدن تقارن مولکول را یادآوری می‌کند (شیمی ۳، صفحهٔ ۷۶). پس گزینهٔ ۳ نادرست است.

گام پنجم: بررسی قطبیت مولکول گوگرد دی‌کلرید
مولکول $\mathrm{XY_2}=\mathrm{SCl_2}$ در مجموع $6+2\times7=20$ الکترون ظرفیت دارد. در ساختار لوویس آن، گوگرد اتم مرکزی است و با هر کلر یک پیوند یگانه تشکیل می‌دهد. پس از کامل‌کردن هشت‌تایی کلرها، چهار الکترون، یعنی دو جفت‌الکترون ناپیوندی، روی گوگرد باقی می‌ماند؛ بنابراین این مولکول نیز خمیده است.
از سوی دیگر، کلر الکترونگاتیوتر از گوگرد است و هر پیوند $\mathrm{S-Cl}$ قطبی است. چون مولکول خمیده است، دوقطبی‌های دو پیوند در جهت‌های کاملاً مخالف قرار ندارند و یکدیگر را خنثی نمی‌کنند؛ در نتیجه $\mu_{\mathrm{SCl_2}}>0$ و مولکول قطبی است. این استدلال با مقایسهٔ مولکول خمیدهٔ آب و مولکول خطی کربن‌دی‌اکسید در کتاب سازگار است: برای تعیین قطبیت، هم قطبیت پیوندها و هم شکل مولکول اهمیت دارند (شیمی ۳، صفحهٔ ۷۶–۷۷).

پاسخ: گزینهٔ ۴