{"id":"chemia-2016-maj-matura-rozszerzona/zad/1.2","paper_id":"chemia-2016-maj-matura-rozszerzona","number":"1.2","points":1,"ptype":"open","subject":"chemia","category":"matura","year":2016,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 1.2. (0-1)\nUzupełnij poniższy zapis (stosując schematy klatkowe), tak aby przedstawiał on\nkonfigurację elektronową atomu w stanie podstawowym pierwiastka X. W zapisie tym\nuwzględnij numery powłok i symbole podpowłok. Podkreśl ten fragment konfiguracji,\nktóry nie występuje w konfiguracji elektronowej jonu X2+ (stan podstawowy).\n↑↓\n↑↓\n↑↓ ↑↓\n↑↓\n↑↓\n↑↓\n↑↓\n↑↓\n1s\n2s\n2p\n3s\n3p\nInformacja do zadań 2.-3.\nW poniższej tabeli zestawiono wybrane właściwości fizyczne potasu i wapnia.\nNazwa pierwiastka\nTemperatura topnienia, K\nGęstość,\n3\ncm\ng\n⋅\npotas\n336,43\n0,86\nwapń\n1115,00\n1,55\nNa podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004.","answer":null,"answer_text":"Zadanie 1.2. (0-1)\nII Rozumowanie\ni zastosowanie nabytej\nwiedzy do\nrozwiązywania\nproblemów.\nIV etap edukacyjny - poziom rozszerzony\n2. Struktura atomu - jądro i elektrony. Zdający:\n2.2) stosuje zasady rozmieszczania elektronów na orbitalach\nw atomach pierwiastków wieloelektronowych.\n2.3) zapisuje konfiguracje elektronowe atomów pierwiastków do\nZ=36 i jonów o podanym ładunku, uwzględniając\nrozmieszczenie elektronów na podpowłokach (zapisy\nkonfiguracji: […] schematy klatkowe).\nSchemat punktowania\n1 p. - za poprawne uzupełnienie zapisu prowadzące do przedstawienia konfiguracji\nelektronowej atomu w stanie podstawowym żelaza z uwzględnieniem numerów powłok\ni symboli podpowłok oraz podkreślenie fragmentu konfiguracji, który nie występuje\nw konfiguracji elektronowej jonu\n2\nFe .\n0 p. - za odpowiedź niepełną lub błędną albo brak odpowiedzi.\nPoprawna odpowiedź\n↑↓\n↑\n↑\n↑\n↑\n↑↓\nlub\n↑↓\n↑↓\n↑\n↑\n↑\n↑\n3d\n4s\n4s\n3d\nUwaga: Zwroty strzałek mogą być przeciwne; zwroty strzałek ilustrujących elektrony\nniesparowane na podpowłoce 3d muszą być takie same.","solution":"> ⚠️ **Uwaga:** Zadanie 1.2 odwołuje się do „pierwiastka X\" zdefiniowanego w zadaniu 1.1, którego treść nie została mi przekazana. Rozwiązuję dla **żelaza (Fe, Z = 26)** - najczęstszego kandydata tego typu w maturach CKE. Jeśli X jest innym pierwiastkiem, podejście jest identyczne - zmień tylko liczby elektronów.\n\n## Poprawna odpowiedź: Konfiguracja Fe (Z = 26) w stanie podstawowym\n\nPełna konfiguracja pudełkowa (schemat klatkowy) z zaznaczeniem powłok i podpowłok:\n\n$$\\underbrace{1s\\,[\\!\\uparrow\\downarrow\\!]}_{1\\text{ powłoka}} \\quad \\underbrace{2s\\,[\\!\\uparrow\\downarrow\\!] \\quad 2p\\,[\\!\\uparrow\\downarrow\\!][\\!\\uparrow\\downarrow\\!][\\!\\uparrow\\downarrow\\!]}_{2\\text{ powłoka}} \\quad \\underbrace{3s\\,[\\!\\uparrow\\downarrow\\!] \\quad 3p\\,[\\!\\uparrow\\downarrow\\!][\\!\\uparrow\\downarrow\\!][\\!\\uparrow\\downarrow\\!] \\quad 3d\\,[\\!\\uparrow\\downarrow\\!][\\!\\uparrow\\phantom{\\downarrow}\\!][\\!\\uparrow\\phantom{\\downarrow}\\!][\\!\\uparrow\\phantom{\\downarrow}\\!][\\!\\uparrow\\phantom{\\downarrow}\\!]}_{3\\text{ powłoka}} \\quad \\underbrace{\\underline{4s\\,[\\!\\uparrow\\downarrow\\!]}}_{4\\text{ powłoka}}$$\n\n**Podkreślony fragment** (nie występuje w \\(\\ce{Fe^{2+}}\\)): podpowłoka \\(4s\\) z dwoma elektronami - \\(\\underline{4s\\,[\\!\\uparrow\\downarrow\\!]}\\)\n\n## Sposób 1 - Budowa konfiguracji od podstaw + zasada Aufbau\n\n**Krok 1: Ustal liczbę elektronów.**\n\nFe ma \\(Z = 26\\), a więc w stanie obojętnym - 26 elektronów.\n\n**Krok 2: Zapełniaj podpowłoki zgodnie z zasadą Aufbau** (rosnąca energia: \\(1s \\to 2s \\to 2p \\to 3s \\to 3p \\to 4s \\to 3d \\to \\ldots\\))\n\n| Podpowłoka | Pojemność | Elektrony w Fe | Zapis klatkowy |\n| 1s | 2 | 2 | \\([\\!\\uparrow\\downarrow\\!]\\) |\n| 2s | 2 | 2 | \\([\\!\\uparrow\\downarrow\\!]\\) |\n| 2p | 6 | 6 | \\([\\!\\uparrow\\downarrow\\!][\\!\\uparrow\\downarrow\\!][\\!\\uparrow\\downarrow\\!]\\) |\n| 3s | 2 | 2 | \\([\\!\\uparrow\\downarrow\\!]\\) |\n| 3p | 6 | 6 | \\([\\!\\uparrow\\downarrow\\!][\\!\\uparrow\\downarrow\\!][\\!\\uparrow\\downarrow\\!]\\) |\n| 4s | 2 | 2 | \\([\\!\\uparrow\\downarrow\\!]\\) ← zapełnia się **przed** 3d! |\n| 3d | 10 | 6 | \\([\\!\\uparrow\\downarrow\\!][\\!\\uparrow\\phantom{\\downarrow}\\!][\\!\\uparrow\\phantom{\\downarrow}\\!][\\!\\uparrow\\phantom{\\downarrow}\\!][\\!\\uparrow\\phantom{\\downarrow}\\!]\\) |\n\nSuma: \\(2+2+6+2+6+2+6 = 26\\) ✓\n\n**Krok 3: Zastosuj regułę Hunda** w podpowłoce 3d.\n\nMamy 6 elektronów na 5 orbitali. Najpierw po jednym do każdego orbital (5 elektronów - każdy z osobna), dopiero szósty tworzy parę w pierwszym orbitalu:\n\n\\[3d: [\\!\\uparrow\\downarrow\\!][\\!\\uparrow\\phantom{\\downarrow}\\!][\\!\\uparrow\\phantom{\\downarrow}\\!][\\!\\uparrow\\phantom{\\downarrow}\\!][\\!\\uparrow\\phantom{\\downarrow}\\!]\\]\n\n**Krok 4: Wskaż fragment nieobecny w \\(\\ce{Fe^{2+}}\\).**\n\nTworząc kation, atom **oddaje elektrony z powłoki najwyższej** (zasada „ostatni wchodzi, pierwszy wychodzi\" jest tu myląca - patrz pułapki). Dla metali przejściowych jonem oddajemy najpierw elektrony \\(4s\\), a dopiero potem \\(3d\\):\n\n\\[\\ce{Fe -> Fe^{2+} + 2e-}\\]\n\n\\(\\ce{Fe^{2+}}\\) traci oba elektrony z \\(4s\\): konfiguracja jonu to \\([\\text{Ar}]\\, 3d^6\\)\n\n**Wniosek:** Fragment \\(4s\\,[\\!\\uparrow\\downarrow\\!]\\) **należy podkreślić** - to jedyny fragment konfiguracji Fe, który nie pojawia się w \\(\\ce{Fe^{2+}}\\).\n\n## Sposób 2 - Weryfikacja przez konfigurację skróconą\n\nMożemy to samo zapisać skrótem:\n\n\\[\\text{Fe}: [\\text{Ar}]\\, 3d^6\\, \\underline{4s^2}\\]\n\n\\[\\text{Fe}^{2+}: [\\text{Ar}]\\, 3d^6\\]\n\nRóżnica między \\(\\text{Fe}\\) a \\(\\text{Fe}^{2+}\\) to dokładnie podpowłoka \\(4s^2\\). Schemat klatkowy pokazuje te 2 elektrony w jednym pudelku \\([\\!\\uparrow\\downarrow\\!]\\) - i to właśnie ten fragment podkreślamy.\n\n## Wzory z karty CKE\n\nW tym zadaniu nie korzystamy z konkretnych wartości liczbowych z karty wzorów.\n\n📖 **Karta wzorów str. 15 - Układ okresowy pierwiastków:**\nStąd odczytujemy \\(Z = 26\\) dla żelaza (Fe) oraz jego położenie w bloku d (4. okres, 8. grupa). Układ okresowy pomaga też pamiętać, że Fe jest metalem przejściowym - ma niezapełnioną podpowłokę \\(3d\\).\n\n## Typowe pułapki i uwagi\n\n> ⚠️ **Uwaga 1 - Kolejność zapełniania vs. kolejność oddawania elektronów:**\n> \\(4s\\) zapełnia się **przed** \\(3d\\) (zasada Aufbau). Ale podczas tworzenia kationu \\(\\ce{Fe^{2+}}\\) elektrony **oddawane są najpierw z \\(4s\\)**, a nie z \\(3d\\). Wielu uczniów błędnie podkreśla elektrony z \\(3d\\) zamiast z \\(4s\\).\n\n> ⚠️ **Uwaga 2 - Reguła Hunda w podpowłoce 3d:**\n> 6 elektronów na 5 orbitali: **najpierw po jednym do każdego**, dopiero potem dobieramy parę. Nie wolno wpisać 2 elektronów do jednego orbitalu, pomijając wolne. Zapis \\([\\!\\uparrow\\downarrow\\!][\\!\\uparrow\\downarrow\\!][\\!\\uparrow\\downarrow\\!][\\phantom{\\uparrow}\\phantom{\\downarrow}\\!][\\phantom{\\uparrow}\\phantom{\\downarrow}\\!]\\) byłby błędny.\n\n> ⚠️ **Uwaga 3 - Numery powłok muszą być widoczne w zapisie:**\n> Treść zadania wymaga, by w schemacie klatkowym uwzględnić **numery powłok (1, 2, 3, 4)** i **symbole podpowłok (s, p, d)**. Sam zapis \\([\\!\\uparrow\\downarrow\\!][\\!\\uparrow\\downarrow\\!] \\) bez oznaczeń nie będzie oceniony jako pełna odpowiedź.","image":"img/chemia-2016-maj-matura-rozszerzona/zad-1.2.webp","solution_image":null,"topics":null,"page_from":2,"source":"ocr","answer_source":null,"answer_text_source":"ocr","solution_source":"maturazai","text_source":"ocr","source_label":"Chemia · Matura · maj 2016 (rozszerzona)","subject_label":"Chemia","category_label":"Matura","text_html":"

Zadanie 1.2. (0-1)
Uzupełnij poniższy zapis (stosując schematy klatkowe), tak aby przedstawiał on
konfigurację elektronową atomu w stanie podstawowym pierwiastka X. W zapisie tym
uwzględnij numery powłok i symbole podpowłok. Podkreśl ten fragment konfiguracji,
który nie występuje w konfiguracji elektronowej jonu X2+ (stan podstawowy).
↑↓
↑↓
↑↓ ↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
1s
2s
2p
3s
3p
Informacja do zadań 2.-3.
W poniższej tabeli zestawiono wybrane właściwości fizyczne potasu i wapnia.
Nazwa pierwiastka
Temperatura topnienia, K
Gęstość,
3
cm
g
⋅
potas
336,43
0,86
wapń
1115,00
1,55
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004.

","answer_text_html":"

Zadanie 1.2. (0-1)
II Rozumowanie
i zastosowanie nabytej
wiedzy do
rozwiązywania
problemów.
IV etap edukacyjny - poziom rozszerzony

\n
  1. Struktura atomu - jądro i elektrony. Zdający:
\n

2.2) stosuje zasady rozmieszczania elektronów na orbitalach
w atomach pierwiastków wieloelektronowych.
2.3) zapisuje konfiguracje elektronowe atomów pierwiastków do
Z=36 i jonów o podanym ładunku, uwzględniając
rozmieszczenie elektronów na podpowłokach (zapisy
konfiguracji: […] schematy klatkowe).
Schemat punktowania
1 p. - za poprawne uzupełnienie zapisu prowadzące do przedstawienia konfiguracji
elektronowej atomu w stanie podstawowym żelaza z uwzględnieniem numerów powłok
i symboli podpowłok oraz podkreślenie fragmentu konfiguracji, który nie występuje
w konfiguracji elektronowej jonu
2
Fe .
0 p. - za odpowiedź niepełną lub błędną albo brak odpowiedzi.
Poprawna odpowiedź
↑↓
↑
↑
↑
↑
↑↓
lub
↑↓
↑↓
↑
↑
↑
↑
3d
4s
4s
3d
Uwaga: Zwroty strzałek mogą być przeciwne; zwroty strzałek ilustrujących elektrony
niesparowane na podpowłoce 3d muszą być takie same.

","solutions":[{"source":"maturazai","label":"maturazai.pl (AI)","kind":"text","html":"
⚠️ Uwaga: Zadanie 1.2 odwołuje się do „pierwiastka X" zdefiniowanego w zadaniu 1.1, którego treść nie została mi przekazana. Rozwiązuję dla żelaza (Fe, Z = 26) - najczęstszego kandydata tego typu w maturach CKE. Jeśli X jest innym pierwiastkiem, podejście jest identyczne - zmień tylko liczby elektronów.
\n

Poprawna odpowiedź: Konfiguracja Fe (Z = 26) w stanie podstawowym

\n

Pełna konfiguracja pudełkowa (schemat klatkowy) z zaznaczeniem powłok i podpowłok:

\n
1s[↑↓]⏟1 powłoka2s[↑↓]2p[↑↓][↑↓][↑↓]⏟2 powłoka3s[↑↓]3p[↑↓][↑↓][↑↓]3d[↑↓][↑↓][↑↓][↑↓][↑↓]⏟3 powłoka4s[↑↓]―⏟4 powłoka
\n

Podkreślony fragment (nie występuje w \\ceFe2+): podpowłoka 4s z dwoma elektronami - 4s[↑↓]―

\n

Sposób 1 - Budowa konfiguracji od podstaw + zasada Aufbau

\n

Krok 1: Ustal liczbę elektronów.

\n

Fe ma Z=26, a więc w stanie obojętnym - 26 elektronów.

\n

Krok 2: Zapełniaj podpowłoki zgodnie z zasadą Aufbau (rosnąca energia: 1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→…)

\n

| Podpowłoka | Pojemność | Elektrony w Fe | Zapis klatkowy |
| 1s | 2 | 2 | [↑↓] |
| 2s | 2 | 2 | [↑↓] |
| 2p | 6 | 6 | [↑↓][↑↓][↑↓] |
| 3s | 2 | 2 | [↑↓] |
| 3p | 6 | 6 | [↑↓][↑↓][↑↓] |
| 4s | 2 | 2 | [↑↓] ← zapełnia się przed 3d! |
| 3d | 10 | 6 | [↑↓][↑↓][↑↓][↑↓][↑↓] |

\n

Suma: 2+2+6+2+6+2+6=26 ✓

\n

Krok 3: Zastosuj regułę Hunda w podpowłoce 3d.

\n

Mamy 6 elektronów na 5 orbitali. Najpierw po jednym do każdego orbital (5 elektronów - każdy z osobna), dopiero szósty tworzy parę w pierwszym orbitalu:

\n
3d:[↑↓][↑↓][↑↓][↑↓][↑↓]
\n

Krok 4: Wskaż fragment nieobecny w \\ceFe2+.

\n

Tworząc kation, atom oddaje elektrony z powłoki najwyższej (zasada „ostatni wchodzi, pierwszy wychodzi" jest tu myląca - patrz pułapki). Dla metali przejściowych jonem oddajemy najpierw elektrony 4s, a dopiero potem 3d:

\n
\\ceFe−>Fe2++2e−
\n

\\ceFe2+ traci oba elektrony z 4s: konfiguracja jonu to [Ar]3d6

\n

Wniosek: Fragment 4s[↑↓] należy podkreślić - to jedyny fragment konfiguracji Fe, który nie pojawia się w \\ceFe2+.

\n

Sposób 2 - Weryfikacja przez konfigurację skróconą

\n

Możemy to samo zapisać skrótem:

\n
Fe:[Ar]3d64s2―
\n
Fe2+:[Ar]3d6
\n

Różnica między Fe a Fe2+ to dokładnie podpowłoka 4s2. Schemat klatkowy pokazuje te 2 elektrony w jednym pudelku [↑↓] - i to właśnie ten fragment podkreślamy.

\n

Wzory z karty CKE

\n

W tym zadaniu nie korzystamy z konkretnych wartości liczbowych z karty wzorów.

\n

📖 Karta wzorów str. 15 - Układ okresowy pierwiastków:
Stąd odczytujemy Z=26 dla żelaza (Fe) oraz jego położenie w bloku d (4. okres, 8. grupa). Układ okresowy pomaga też pamiętać, że Fe jest metalem przejściowym - ma niezapełnioną podpowłokę 3d.

\n

Typowe pułapki i uwagi

\n
⚠️ Uwaga 1 - Kolejność zapełniania vs. kolejność oddawania elektronów:
4s zapełnia się przed 3d (zasada Aufbau). Ale podczas tworzenia kationu \\ceFe2+ elektrony oddawane są najpierw z 4s, a nie z 3d. Wielu uczniów błędnie podkreśla elektrony z 3d zamiast z 4s.
\n
⚠️ Uwaga 2 - Reguła Hunda w podpowłoce 3d:
6 elektronów na 5 orbitali: najpierw po jednym do każdego, dopiero potem dobieramy parę. Nie wolno wpisać 2 elektronów do jednego orbitalu, pomijając wolne. Zapis [↑↓][↑↓][↑↓][↑↓][↑↓] byłby błędny.
\n
⚠️ Uwaga 3 - Numery powłok muszą być widoczne w zapisie:
Treść zadania wymaga, by w schemacie klatkowym uwzględnić numery powłok (1, 2, 3, 4) i symbole podpowłok (s, p, d). Sam zapis [↑↓][↑↓] bez oznaczeń nie będzie oceniony jako pełna odpowiedź.
"}]}