ساختار اتم، ایزوتوپ و یون (علوم هشتم)

پاسخنامه‌ی تحلیلی

«بار $+2$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی — این ذره خنثی نیست» درست است، زیرا بار خالص از تفاضل تعداد پروتون و الکترون به‌دست می‌آید: $(+12)+(-10)=+2$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی؛ چون این عدد صفر نیست، ذره خنثی نیست. «بار $0$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی — این ذره خنثی است» نادرست است، زیرا در حالت خنثی باید تعداد پروتون و الکترون برابر باشد؛ اینجا $12 \neq 10$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی، پس بار صفر نیست.. «بار $-2$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی — این ذره خنثی نیست» نادرست است، زیرا بار منفی زمانی است که الکترون بیشتر از پروتون باشد، در حالی‌که اینجا الکترون کمتر از پروتون است.. «بار $+2$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی — این ذره خنثی است» نادرست است، زیرا وقتی بار خالص صفر نیست، ذره نمی‌تواند خنثی باشد؛ خنثی‌بودن یعنی دقیقاً بار صفر.. تله‌ی تستی: خیلی‌ها فکر می‌کنند وجود نوترون هم روی بار خالص اثر می‌گذارد؛ نوترون بی‌بار است و در محاسبه‌ی بار خالص هیچ نقشی ندارد، فقط تفاضل پروتون و الکترون بار را تعیین می‌کند.

پاسخنامه‌ی تحلیلی

«$-2$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی و $32$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی» درست است، زیرا بار خالص $= (+16)+(-18)=-2$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی و عدد جرمی = پروتون + نوترون $=16+16=32$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی است؛ الکترون در عدد جرمی حساب نمی‌شود. «$+2$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی و $32$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی» نادرست است، زیرا چون تعداد الکترون ($18$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی) بیشتر از پروتون ($16$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی) است، بار باید منفی باشد نه مثبت.. «$-2$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی و $34$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی» نادرست است، زیرا عدد جرمی فقط از پروتون و نوترون به‌دست می‌آید ($16+16=32$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی)، نه از الکترون؛ $34$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی حاصل جمع اشتباهِ الکترون به‌جای نوترون است.. «$-18$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی و $32$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی» نادرست است، زیرا بار خالص تفاضل پروتون و الکترون است ($18-16=2$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی واحد بار منفی)، نه خودِ تعداد الکترون.. تله‌ی تستی: تله‌ی رایج، قاطی‌کردنِ محاسبه‌ی بار (که پروتون و الکترون را با هم می‌سنجد) با محاسبه‌ی عدد جرمی (که پروتون و نوترون را با هم می‌سنجد) است — این دو محاسبه کاملاً مستقل از هم‌اند.

پاسخنامه‌ی تحلیلی

«این ذره یک یون منفی با بار $-2$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی است» درست است، زیرا الکترون ($10$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی) بیشتر از پروتون ($8$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی) است، یعنی $2$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی الکترون اضافه گرفته شده، پس بار خالص $-2$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی و یون منفی (آنیون) است. «این ذره یک اتم خنثی است» نادرست است، زیرا در اتم خنثی، تعداد پروتون و الکترون باید برابر باشد؛ اینجا $8 \neq 10$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی.. «این ذره یک یون مثبت با بار $+2$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی است» نادرست است، زیرا یون مثبت زمانی است که پروتون از الکترون بیشتر باشد؛ اینجا برعکس است و الکترون بیشتر است.. «عدد جرمی این ذره $18$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی است» نادرست است، زیرا عدد جرمی = پروتون + نوترون $=8+9=17$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی است، نه $18$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی؛ این عدد از جمعِ اشتباهِ الکترون به‌جای نوترون به‌دست می‌آید.. تله‌ی تستی: وقتی تعداد الکترون از پروتون بیشتر باشد، ذره «بیشتر منفی» است، پس یون منفی (آنیون) است — این را با علامت عکسش (یون مثبت) اشتباه نگیرید.

پاسخنامه‌ی تحلیلی

«جرم پروتون و نوترون تقریباً برابر و بیشتر از الکترون است» درست است، زیرا طبق ساختار اتم، پروتون و نوترون جرم نسبی تقریباً یکسان (هرکدام تقریباً $1$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی) دارند، در حالی‌که جرم الکترون در برابر آن‌ها تقریباً ناچیز است. «جرم الکترون تقریباً برابر جرم پروتون است» نادرست است، زیرا جرم الکترون نسبت به پروتون ناچیز است (حدود $\frac{1}{1836}$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی برابر)، نه برابر با آن.. «جرم نوترون بسیار بیشتر از جرم پروتون است» نادرست است، زیرا جرم پروتون و نوترون تقریباً با هم برابرند، نوترون به‌طور محسوس از پروتون سنگین‌تر نیست.. «جرم هر سه ذره تقریباً با هم برابر است» نادرست است، زیرا الکترون در مقایسه با پروتون و نوترون جرمی ناچیز دارد و نمی‌توان جرم آن را با آن دو برابر دانست.. تله‌ی تستی: به همین دلیل، در محاسبه‌ی عدد جرمی فقط پروتون و نوترون شمرده می‌شوند و جرم الکترون‌ها نادیده گرفته می‌شود.

پاسخنامه‌ی تحلیلی

«عدد جرمی $35$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی می‌ماند، جرم یون کمی کمتر از اتم اولیه است» درست است، زیرا عدد جرمی فقط به پروتون و نوترون بستگی دارد که هیچ‌کدام تغییر نکرده‌اند، اما جرم واقعیِ ذره به‌اندازه‌ی جرم همان یک الکترونِ ازدست‌رفته (هرچند ناچیز) کم می‌شود. «عدد جرمی این اتم از $35$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی به $34$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی کاهش می‌یابد» نادرست است، زیرا عدد جرمی فقط با تغییرِ تعداد پروتون یا نوترون تغییر می‌کند؛ از دست دادن الکترون تعداد پروتون و نوترون را عوض نمی‌کند.. «عدد جرمی $35$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی می‌ماند و جرم یون دقیقاً برابر اتم اولیه است» نادرست است، زیرا جرم یون به‌اندازه‌ی جرم یک الکترونِ ازدست‌رفته، هرچند بسیار ناچیز، کمتر از جرم اتم اولیه است.. «عدد جرمی این اتم از $35$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی به $36$ادامهٔ فرمول را افقی ببینبزرگ‌نمایی افزایش می‌یابد» نادرست است، زیرا از دست دادن الکترون هرگز عدد جرمی را افزایش نمی‌دهد، چون الکترون اصلاً در محاسبه‌ی عدد جرمی شرکت ندارد.. تله‌ی تستی: تفاوت ظریف اینجاست: «عدد جرمی» یک عدد صحیح ثابت‌مانده است، ولی «جرم واقعی» به‌طور بسیار جزئی تغییر می‌کند — این دو را یکی ندانید.