سوال ۷۶ · شیمی
کنکور تجربی ۱۴۰۴ نوبت اول · سوال ۷۶ · کلید رسمی سازمان سنجش
شیمی · شیمی ۱ · فصل ۱: کیهان زادگاه عنصرها
کدام مورد درست است؟
نمایش پاسخ و پاسخ تشریحی
پاسخ درست: گزینهٔ ۱ (کلید رسمی سازمان سنجش)
پاسخ تشریحی
برای بررسی عبارت‌ها، باید دو نکته را به یاد داشته باشیم: انرژی الکترون در اتم کوانتومی است و طیف نشری خطی، اطلاعاتی دربارهٔ انرژی لایه‌های الکترونی می‌دهد.
۱. بررسی گزینهٔ اول: با دادن انرژی مناسب به اتم، الکترون می‌تواند به لایه‌ای پرانرژی‌تر برود و اتم برانگیخته شود. هنگام بازگشت الکترون به لایه‌های کم‌انرژی‌تر، نور با طول موج‌های معین گسیل می‌شود. اندازه‌گیری دقیق این طول موج‌ها، راهی برای شناخت انرژی لایه‌ها و تعیین آرایش الکترونی اتم است؛ بنابراین این عبارت درست است (شیمی ۱، صفحهٔ ۲۶–۲۷). کتاب همچنین به کاربرد روش‌های طیف‌سنجی پیشرفته برای تعیین دقیق آرایش الکترونی اشاره می‌کند (شیمی ۱، صفحهٔ ۳۲–۳۳).
۲. بررسی گزینهٔ دوم: در اتم هیدروژن، هرچه از هسته دورتر شویم، فاصلهٔ انرژی لایه‌های متوالی کمتر می‌شود؛ پس با نزدیک شدن به هسته، این اختلاف انرژی افزایش می‌یابد. بنابراین جهت تغییر بیان‌شده در این گزینه برعکس است.
۳. بررسی گزینهٔ سوم: مطابق مدل کوانتومی، انرژی‌های مجاز الکترون گسسته‌اند؛ در نتیجه، برای انتقال از یک لایه به لایهٔ بالاتر، انرژی جذب‌شده باید دقیقاً با اختلاف انرژی آن دو لایه برابر باشد: . پس تعبیر «هر مقدار انرژی» نادرست است (شیمی ۱، صفحهٔ ۲۶–۲۷).
۴. بررسی گزینهٔ چهارم: انرژی لایهٔ پنجم هیدروژن از لایهٔ چهارم بیشتر است. چون مقصد هر دو انتقال لایهٔ دوم است، داریم: . بنابراین انرژی آزادشده در انتقال بیشتر از انتقال است، نه کمتر. این مقایسه بر همان اصل گسیل انرژی هنگام بازگشت الکترون از لایهٔ بالاتر به پایین‌تر استوار است (شیمی ۱، صفحهٔ ۲۶–۲۷).
پاسخ: گزینهٔ ۱
چرا گزینه‌های دیگر نادرست‌اند
- گزینهٔ ۲: ممکن است نزدیک‌تر بودن لایه‌ها به هسته را با کمتر بودن فاصلهٔ انرژی آن‌ها یکی بگیرید؛ اما در اتم هیدروژن، اختلاف انرژی دو لایهٔ متوالی با نزدیک شدن به هسته بیشتر می‌شود، نه کمتر.
- گزینهٔ ۳: این گزینه از تصور پیوسته بودن انرژی الکترون ناشی می‌شود؛ درحالی‌که برای انتقال میان دو لایهٔ مجاز، انرژی جذب‌شده باید برابر اختلاف انرژی همان دو لایه باشد، نه هر مقدار دلخواه.
- گزینهٔ ۴: ممکن است ترتیب انرژی لایه‌ها را وارونه در نظر بگیرید؛ اما لایهٔ پنجم از لایهٔ چهارم پرانرژی‌تر است و چون مقصد هر دو انتقال لایهٔ دوم است، انتقال از لایهٔ پنجم انرژی بیشتری آزاد می‌کند.
راهنمایی قدم‌به‌قدم (پیش از دیدن پاسخ)
- بخش «نور، کلید شناخت جهان» را مرور کنید؛ به ارتباط طیف نشری خطی با انرژی لایه‌های الکترونی و نیز کوانتومی بودن انرژی توجه کنید.
- الکترون برای جابه‌جایی میان دو لایه، مقدار معینی انرژی جذب یا آزاد می‌کند. همچنین در هیدروژن، فاصلهٔ انرژی لایه‌های متوالی در نزدیکی هسته بیشتر است.
- برای دو انتقال با مقصد یکسان، انتقال از تراز آغازینِ پرانرژی‌تر، انرژی بیشتری آزاد می‌کند. اکنون بررسی کنید اندازه‌گیری طول موج خطوط طیف چه اطلاعاتی دربارهٔ ساختار الکترونی اتم می‌دهد.