سوال ۸۷ · شیمی
کنکور تجربی ۱۴۰۵ · سوال ۸۷ · کلید رسمی سازمان سنجش
شیمی · شیمی ۲ · فصل ۱: قدر هدایای زمینی را بدانیم
اگر اتم عنصرهای A، X و D از دورهٔ دوم جدول تناوبی در آرایش الکترون ـ نقطه‌ای خود، به‌ترتیب دارای ۱، ۲ و ۳ جفت‌الکترون باشند، کدام مورد درست است؟
نمایش پاسخ و پاسخ تشریحی
پاسخ درست: گزینهٔ ۳ (کلید رسمی سازمان سنجش)
پاسخ تشریحی
۱. شناسایی عنصرها
در آرایش الکترون‌ـ‌نقطه‌ای، الکترون‌های ظرفیت ابتدا به‌صورت تک‌تک در چهار سمت نماد عنصر قرار می‌گیرند و سپس جفت می‌شوند. بنابراین، در عنصرهای دورهٔ دوم:
ـ یک جفت‌الکترون همراه با سه الکترون تک، یعنی پنج الکترون ظرفیت: .
ـ دو جفت‌الکترون همراه با دو الکترون تک، یعنی شش الکترون ظرفیت: .
ـ سه جفت‌الکترون همراه با یک الکترون تک، یعنی هفت الکترون ظرفیت: .
توجه کنید که شمار جفت‌ها در اینجا مربوط به نماد الکترون‌ـ‌نقطه‌ای است، نه شمار جفت‌الکترون‌های آرایش زیرلایه‌ای اتم.
۲. بررسی ترکیب‌های مورد نظر در گزینهٔ سوم
نیتروژن با فلوئور، ترکیب و اکسیژن با فلوئور، ترکیب را تشکیل می‌دهد.
در ، اتم مرکزی نیتروژن سه پیوند و یک جفت‌الکترون ناپیوندی دارد؛ بنابراین مولکول هرمی است. پیوندهای نیتروژن‌ـ‌فلوئور قطبی‌اند و اثر قطبی آن‌ها در این شکل یکدیگر را خنثی نمی‌کند؛ پس مولکول قطبی است.
در ، اتم مرکزی اکسیژن دو پیوند و دو جفت‌الکترون ناپیوندی دارد؛ بنابراین مولکول خمیده است. اثر قطبی پیوندهای اکسیژن‌ـ‌فلوئور نیز خنثی نمی‌شود و این مولکول هم قطبی است.
مولکول‌های قطبی در میدان الکتریکی جهت‌گیری می‌کنند؛ در نتیجه، حکم گزینهٔ سوم دربارهٔ هر دو ترکیب درست است.
۳. بررسی گزینه‌های دیگر
گزینهٔ اول: مولکول نیتروژن به‌علت پیوند سه‌گانهٔ محکم، پایداری زیاد و واکنش‌پذیری کمی دارد. اکسیژن از نیتروژن واکنش‌پذیرتر و از فلوئور کم‌واکنش‌پذیرتر است؛ پس مقایسه‌های این گزینه درست نیستند.
گزینهٔ دوم: در دورهٔ دوم، شعاع اتمی از نیتروژن به فلوئور کاهش می‌یابد؛ پس بخش اول درست است. اما خصلت نافلزی در یک دوره از چپ به راست افزایش می‌یابد؛ بنابراین فلوئور خصلت نافلزی بیشتری از اکسیژن دارد و بخش دوم نادرست است (شیمی ۲، صفحهٔ ۹).
گزینهٔ چهارم: ترکیب فلوئور با هیدروژن، ، و ترکیب اکسیژن با هیدروژن، است. هر دو ماده پیوند هیدروژنی بین‌مولکولی دارند، اما آب شبکهٔ گسترده‌تری از این پیوندها تشکیل می‌دهد؛ ازاین‌رو نقطهٔ جوش آب از هیدروژن فلوئورید بالاتر است، نه برعکس.
پاسخ: گزینهٔ ۳
چرا گزینه‌های دیگر نادرست‌اند
- گزینهٔ ۱: ممکن است دانش‌آموز پایداری مولکول نیتروژن را نادیده بگیرد و واکنش‌پذیری اکسیژن را کمتر از نیتروژن بداند. در مقایسهٔ این عنصرها، اکسیژن از نیتروژن واکنش‌پذیرتر و از فلوئور کم‌واکنش‌پذیرتر است؛ بنابراین هر دو مقایسهٔ گزینه وارونه‌اند.
- گزینهٔ ۲: بخش مربوط به کوچک‌تر بودن شعاع فلوئور از نیتروژن درست است و می‌تواند باعث انتخاب شتاب‌زدهٔ این گزینه شود. اما خصلت نافلزی در یک دوره از چپ به راست افزایش می‌یابد؛ پس خصلت نافلزی اکسیژن از فلوئور کمتر است، نه بیشتر.
- گزینهٔ ۴: ممکن است دانش‌آموز با توجه به قطبیت زیاد پیوند هیدروژن‌ـ‌فلوئور، نقطهٔ جوش هیدروژن فلوئورید را بیشتر تصور کند. بااین‌حال، آب شبکهٔ گسترده‌تری از پیوندهای هیدروژنی تشکیل می‌دهد و نقطهٔ جوش آن از هیدروژن فلوئورید بیشتر است.
راهنمایی قدم‌به‌قدم (پیش از دیدن پاسخ)
- قاعدهٔ رسم آرایش الکترون‌ـ‌نقطه‌ای را به یاد آورید: ابتدا در چهار سمت نماد عنصر، الکترون‌ها را تک‌تک قرار می‌دهیم و سپس آن‌ها را جفت می‌کنیم.
- در دورهٔ دوم، داشتن یک، دو و سه جفت‌الکترون در نماد الکترون‌ـ‌نقطه‌ای، به‌ترتیب نشان‌دهندهٔ پنج، شش و هفت الکترون ظرفیت است. ابتدا عنصرها را شناسایی کنید.
- برای بررسی ترکیب‌های فلوئوردار، ساختار لوویس آن‌ها را رسم کنید. با توجه به جفت‌های ناپیوندی روی اتم مرکزی، بررسی کنید آیا اثر قطبی پیوندها در هر مولکول یکدیگر را خنثی می‌کند یا نه.