سوال ۹۵ شیمی کنکور تجربی ۱۴۰۴ نوبت دوم با پاسخ تشریحی

۱. حالت‌های ممکن را از گنجایش زیرلایه‌ها پیدا می‌کنیم.
گنجایش زیرلایه‌های $d$ و $p$ به‌ترتیب $10$ و $6$ الکترون است (شیمی ۱، صفحهٔ ۲۸–۲۹). بنابراین:
$1\leq a\leq10,\qquad 1\leq b\leq6$
چون بیشترین مقدار ممکن برای $b-a$ برابر $5$ است، شرط سؤال الزاماً به‌صورت زیر خواهد بود:
$a-b=7$
پس تنها زوج‌های ممکن عبارت‌اند از:
$(a,b)=(8,1),\ (9,2),\ (10,3)$

۲. آرایش واقعی اتم‌ها را بررسی می‌کنیم.
طبق ترتیب آفبا، ترتیب پرشدن زیرلایه‌های مربوط چنین است:
$4s\longrightarrow3d\longrightarrow4p$
(شیمی ۱، صفحهٔ ۳۰–۳۱). همچنین باید استثنای مس را در نظر گرفت؛ آرایش آن به‌جای داشتن زیرلایهٔ $3d^9$، به‌صورت $\mathrm{[Ar]\,3d^{10}\,4s^1}$ است (شیمی ۱، صفحهٔ ۳۱–۳۲).

• حالت $(8,1)$: اتم‌های نیکل و گالیم را داریم:

$\mathrm{Ni:\ [Ar]\,3d^8\,4s^2},\qquad Z_X=28$
$\mathrm{Ga:\ [Ar]\,3d^{10}\,4s^2\,4p^1},\qquad Z_Y=31$
بنابراین:
$\Delta Z=31-28=3$

• حالت $(9,2)$: در آرایش پایهٔ اتم‌های این بخش از جدول، زیرلایهٔ $3d^9$ نداریم؛ زیرا مس آرایش استثنایی $3d^{10}4s^1$ دارد. پس این حالت پذیرفتنی نیست.

• حالت $(10,3)$: برای عنصر $X$، هم مس با عدد اتمی $29$ و هم روی با عدد اتمی $30$ زیرلایهٔ $3d^{10}$ دارند. عنصر $Y$ آرسنیک است:

$\mathrm{As:\ [Ar]\,3d^{10}\,4s^2\,4p^3},\qquad Z_Y=33$
اختلاف عدد اتمی برای مس و آرسنیک برابر $33-29=4$ و برای روی و آرسنیک برابر $33-30=3$ است.

۳. کمینه را انتخاب می‌کنیم.
با مقایسهٔ همهٔ حالت‌های مجاز، کمترین اختلاف عدد اتمی برابر $3$ است.

پاسخ: گزینهٔ ۴