سوال ۱۰۹ شیمی کنکور تجربی ۱۴۰۳ نوبت اول با پاسخ تشریحی

برای داوری دربارهٔ گزینه‌ها باید میان «الکترون‌های بیرونی‌ترین لایه» و «الکترون‌های تعیین‌کنندهٔ رفتار شیمیایی» در عناصر واسطه تفاوت بگذاریم.

۱. بررسی گزارهٔ دوم: رفتار شیمیایی اتم به الکترون‌های ظرفیت آن وابسته است (شیمی ۱، صفحهٔ ۳۵–۳۶). در عناصر اصلی، این الکترون‌ها در بیرونی‌ترین لایه قرار دارند؛ اما کتاب برای عناصر دستهٔ $d$ در دورهٔ چهارم، الکترون‌های هر دو زیرلایهٔ $4s$ و $3d$ را الکترون ظرفیت به شمار می‌آورد (شیمی ۱، صفحهٔ ۳۲–۳۳). این الکترون‌ها در آرایش فشرده نمایش داده می‌شوند. برای نمونه، از آرایش تیتانیم داریم:
$\mathrm{Ti:[Ar]\,3d^2\,4s^2}$
بنابراین شمار الکترون‌های ظرفیت آن برابر است با:
$N_{\mathrm{valence}}=2+2=4$
پس آرایش فشرده امکان تعیین شمار الکترون‌های مؤثر در رفتار شیمیایی را فراهم می‌کند و گزارهٔ دوم درست است.

۲. بررسی گزارهٔ اول: در روش کتاب، بخشی از آرایش گسترده که با آرایش یک گاز نجیب یکسان است، با نماد آن گاز نجیب جایگزین می‌شود (شیمی ۱، صفحهٔ ۳۱–۳۲). هیدروژن و هلیم گاز نجیبِ پیش از خود ندارند؛ ازاین‌رو برای آن‌ها نمی‌توان آرایش فشرده را به این شیوه نوشت. پس ادعای «همهٔ عناصر» نادرست است.

۳. بررسی گزارهٔ سوم: بخش پس از نماد گاز نجیب الزاماً فقط مربوط به بیرونی‌ترین لایه نیست. در مثال تیتانیم، بیرونی‌ترین لایه دارای $n=4$ است، ولی زیرلایهٔ $3d$ نیز در آرایش فشرده نوشته می‌شود. بنابراین توصیف این گزینه برای عناصر واسطه درست نیست (شیمی ۱، صفحهٔ ۳۱–۳۳).

۴. بررسی گزارهٔ چهارم: در عناصر دستهٔ $p$، رابطهٔ شمارهٔ گروه و شمار الکترون‌های ظرفیت چنین است:
$G=N_{\mathrm{valence}}+10$
برای مثال، کلر با آرایش $\mathrm{[Ne]\,3s^2\,3p^5}$ دارای $7$ الکترون ظرفیت است، اما در گروه $17$ قرار دارد. پس شمارهٔ گروه با شمار الکترون‌های ظرفیت برابر نیست؛ این همان رابطه‌ای است که با بررسی عناصر اصلی در فعالیت کتاب به دست می‌آید (شیمی ۱، صفحهٔ ۳۵–۳۶).

پاسخ: گزینهٔ ۲