{"id":"chemia-2016-maj-matura-rozszerzona/zad/3","paper_id":"chemia-2016-maj-matura-rozszerzona","number":"3","points":1,"ptype":"closed","subject":"chemia","category":"matura","year":2016,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 3. (0-1)\nNa podstawie informacji i układu okresowego pierwiastków uzupełnij poniższe zdania.\nWybierz i zaznacz jedno właściwe określenie spośród podanych w każdym nawiasie.\n1. Węzły sieci krystalicznych wapnia, jak i potasu obsadzone są (dodatnio / ujemnie)\nnaładowanymi jonami zwanymi rdzeniami atomowymi. Pomiędzy rdzeniami atomowymi\nobecne są słabo związane elektrony walencyjne, które mogą wędrować swobodnie przez\nkryształ metalu. Dlatego zarówno wapń, jak i potas odznaczają się (dużą / małą)\nprzewodnością elektryczną.\n2. Temperatura topnienia wapnia jest (niższa / wyższa) niż temperatura topnienia potasu,\nco wynika między innymi (z silniejszego / ze słabszego) wiązania metalicznego,\nutworzonego z udziałem (mniejszej / większej) liczby elektronów walencyjnych.","answer":null,"answer_text":"Zadanie 3. (0-1)\nII Rozumowanie\ni zastosowanie nabytej\nwiedzy do\nrozwiązywania\nproblemów.\nIV etap edukacyjny - poziom rozszerzony\n7. Metale. Zdający:\n7.1) opisuje podstawowe właściwości fizyczne metali i wyjaśnia\nje w oparciu o znajomość natury wiązania metalicznego.\nSchemat punktowania\n1 p. - za poprawne wskazanie określeń w każdym nawiasie (w dwóch akapitach).\n0 p. - za odpowiedź niepełną lub błędną albo brak odpowiedzi.\nPoprawna odpowiedź\n1. Węzły sieci krystalicznych wapnia, jak i potasu obsadzone są (dodatnio / ujemnie)\nnaładowanymi jonami zwanymi rdzeniami atomowymi. Pomiędzy rdzeniami atomowymi\nobecne są słabo związane elektrony walencyjne, które mogą wędrować swobodnie przez\nkryształ metalu. Dlatego zarówno wapń, jak i potas odznaczają się (dużą / małą)\nprzewodnością elektryczną.\n2. Temperatura topnienia wapnia jest (niższa / wyższa) niż temperatura topnienia potasu,\nco wynika między innymi (z silniejszego / ze słabszego) wiązania metalicznego,\nutworzonego z udziałem (mniejszej / większej) liczby elektronów walencyjnych.","solution":"## Poprawna odpowiedź:\n\n**Zdanie 1:** rdzenie są naładowane **dodatnio**, przewodność elektryczna jest **duża**\n\n**Zdanie 2:** temperatura topnienia wapnia jest **wyższa**, co wynika **z silniejszego** wiązania metalicznego, utworzonego z udziałem **większej** liczby elektronów walencyjnych\n\n## Sposób 1 - analiza wiązania metalicznego i układu okresowego\n\n**Zdanie 1 - model metalicznego morza elektronowego:**\n\nW metalach atomy oddają elektrony walencyjne do wspólnej puli (\"morze elektronów\"). Węzły sieci krystalycznej zajmują atomy, które utraciły elektrony - są więc naładowane **dodatnio** (są kationami, tzw. rdzeniami atomowymi).\n\nSwobodne elektrony walencyjne mogą przemieszczać się przez cały kryształ → metale mają **dużą** przewodność elektryczną (to fundamentalna cecha wiązania metalicznego).\n\n**Zdanie 2 - porównanie Ca i K:**\n\nZ tabeli danych:\n\\[\nT_{top}(\\ce{Ca}) = 1115{,}00 \\text{ K} \\quad > \\quad T_{top}(\\ce{K}) = 336{,}43 \\text{ K}\n\\]\n\nTemperatura topnienia wapnia jest **wyższa**.\n\nSzukamy przyczyny w budowie atomów:\n\n| Pierwiastek | Grupa | Elektrony walencyjne |\n| \\(\\ce{K}\\) (potas) | 1 | 1 |\n| \\(\\ce{Ca}\\) (wapń) | 2 | **2** |\n\nWapń dostarcza do \"morza\" **dwukrotnie więcej elektronów walencyjnych** niż potas. Większa liczba swobodnych elektronów → gęstsze morze elektronowe → mocniejsze oddziaływanie między rdzeniami a elektronami → **silniejsze wiązanie metaliczne** → wyższa temperatura topnienia.\n\n## Sposób 2 - weryfikacja przez gęstość\n\nDodatkowy argument potwierdzający silniejsze wiązanie Ca:\n\n\\[\n\\rho(\\ce{Ca}) = 1{,}55 \\text{ g/cm}^3 \\quad > \\quad \\rho(\\ce{K}) = 0{,}86 \\text{ g/cm}^3\n\\]\n\nWapń jest gęstszy - atomy są ciasniej upakowane w sieci (Ca ma też mniejszy promień atomowy niż K, bo większy ładunek jądra przy tej samej liczbie powłok). Gęstsze upakowanie + więcej elektronów walencyjnych = silniejsze wiązanie metaliczne. Wyniki spójne z odpowiedzią ze Sposobu 1. ✓\n\n## Wzory z karty CKE\n\nW tym zadaniu nie korzystamy z konkretnych wartości liczbowych z karty wzorów CKE - wystarczy znajomość:\n- modelu wiązania metalicznego (morze elektronowe)\n- układu okresowego (grupy → liczba elektronów walencyjnych)\n\n📖 **Karta wzorów str. 15 - Układ okresowy:**\nOdczytujemy grupę: \\(\\ce{K}\\) → gr. 1 (1 elektron walencyjny), \\(\\ce{Ca}\\) → gr. 2 (2 elektrony walencyjne). Dane o temperaturach topnienia i gęstości pochodzą z treści zadania.\n\n## Dlaczego inne odpowiedzi są błędne\n\n| Wariant | Błąd |\n| rdzenie **ujemnie** naładowane | Błąd - to elektrony walencyjne (ujemne) opuszczają atomy; rdzeń = atom minus elektrony = kation = **ładunek +** |\n| przewodność **mała** | Swobodne elektrony walencyjne są nośnikami prądu - to definicja dobrego przewodnika |\n| temperatura Ca **niższa** niż K | Sprzeczne z tabelą: 1115 K > 336 K |\n| wiązanie **słabsze** w Ca | Błąd logiczny - słabsze wiązanie → niższa T topnienia, a jest odwrotnie |\n| **mniejsza** liczba e⁻ walencyjnych | Potas (gr. 1) ma 1 e⁻, wapń (gr. 2) ma 2 e⁻ → Ca ma **więcej** |\n\n## Typowe pułapki\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Łatwo pomylić, kto jest „dodatnio\" naładowany w sieci metalicznej. Pamiętaj: elektrony (ujemne) odpływają → zostaje rdzeń z przewagą protonów → **ładunek dodatni**.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Nie mylić liczby elektronów walencyjnych z liczbą powłok elektronowych. K i Ca leżą w tym samym okresie (4. okres) - mają tę samą liczbę powłok, ale K jest w gr. 1 (1 e⁻ wal.), a Ca w gr. 2 (2 e⁻ wal.).\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Siła wiązania metalicznego rośnie wraz z liczbą elektronów walencyjnych **i** maleje wraz ze wzrostem promienia jonowego - obie tendencje działają tu na korzyść Ca (ma 2 e⁻ i mniejszy promień niż K).","image":"img/chemia-2016-maj-matura-rozszerzona/zad-3.webp","solution_image":null,"topics":null,"page_from":3,"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 3. (0-1)
Na podstawie informacji i układu okresowego pierwiastków uzupełnij poniższe zdania.
Wybierz i zaznacz jedno właściwe określenie spośród podanych w każdym nawiasie.

\n
  1. Węzły sieci krystalicznych wapnia, jak i potasu obsadzone są (dodatnio / ujemnie)
\n

naładowanymi jonami zwanymi rdzeniami atomowymi. Pomiędzy rdzeniami atomowymi
obecne są słabo związane elektrony walencyjne, które mogą wędrować swobodnie przez
kryształ metalu. Dlatego zarówno wapń, jak i potas odznaczają się (dużą / małą)
przewodnością elektryczną.

\n
  1. Temperatura topnienia wapnia jest (niższa / wyższa) niż temperatura topnienia potasu,
\n

co wynika między innymi (z silniejszego / ze słabszego) wiązania metalicznego,
utworzonego z udziałem (mniejszej / większej) liczby elektronów walencyjnych.

","answer_text_html":"

Zadanie 3. (0-1)
II Rozumowanie
i zastosowanie nabytej
wiedzy do
rozwiązywania
problemów.
IV etap edukacyjny - poziom rozszerzony

\n
  1. Metale. Zdający:
\n

7.1) opisuje podstawowe właściwości fizyczne metali i wyjaśnia
je w oparciu o znajomość natury wiązania metalicznego.
Schemat punktowania
1 p. - za poprawne wskazanie określeń w każdym nawiasie (w dwóch akapitach).
0 p. - za odpowiedź niepełną lub błędną albo brak odpowiedzi.
Poprawna odpowiedź

\n
  1. Węzły sieci krystalicznych wapnia, jak i potasu obsadzone są (dodatnio / ujemnie)
\n

naładowanymi jonami zwanymi rdzeniami atomowymi. Pomiędzy rdzeniami atomowymi
obecne są słabo związane elektrony walencyjne, które mogą wędrować swobodnie przez
kryształ metalu. Dlatego zarówno wapń, jak i potas odznaczają się (dużą / małą)
przewodnością elektryczną.

\n
  1. Temperatura topnienia wapnia jest (niższa / wyższa) niż temperatura topnienia potasu,
\n

co wynika między innymi (z silniejszego / ze słabszego) wiązania metalicznego,
utworzonego z udziałem (mniejszej / większej) liczby elektronów walencyjnych.

","solutions":[{"source":"maturazai","label":"maturazai.pl (AI)","kind":"text","html":"

Poprawna odpowiedź:

\n

Zdanie 1: rdzenie są naładowane dodatnio, przewodność elektryczna jest duża

\n

Zdanie 2: temperatura topnienia wapnia jest wyższa, co wynika z silniejszego wiązania metalicznego, utworzonego z udziałem większej liczby elektronów walencyjnych

\n

Sposób 1 - analiza wiązania metalicznego i układu okresowego

\n

Zdanie 1 - model metalicznego morza elektronowego:

\n

W metalach atomy oddają elektrony walencyjne do wspólnej puli ("morze elektronów"). Węzły sieci krystalycznej zajmują atomy, które utraciły elektrony - są więc naładowane dodatnio (są kationami, tzw. rdzeniami atomowymi).

\n

Swobodne elektrony walencyjne mogą przemieszczać się przez cały kryształ → metale mają dużą przewodność elektryczną (to fundamentalna cecha wiązania metalicznego).

\n

Zdanie 2 - porównanie Ca i K:

\n

Z tabeli danych:

\n
Ttop(\\ceCa)=1115,00 K>Ttop(\\ceK)=336,43 K
\n

Temperatura topnienia wapnia jest wyższa.

\n

Szukamy przyczyny w budowie atomów:

\n

| Pierwiastek | Grupa | Elektrony walencyjne |
| \\ceK (potas) | 1 | 1 |
| \\ceCa (wapń) | 2 | 2 |

\n

Wapń dostarcza do "morza" dwukrotnie więcej elektronów walencyjnych niż potas. Większa liczba swobodnych elektronów → gęstsze morze elektronowe → mocniejsze oddziaływanie między rdzeniami a elektronami → silniejsze wiązanie metaliczne → wyższa temperatura topnienia.

\n

Sposób 2 - weryfikacja przez gęstość

\n

Dodatkowy argument potwierdzający silniejsze wiązanie Ca:

\n
ρ(\\ceCa)=1,55 g/cm3>ρ(\\ceK)=0,86 g/cm3
\n

Wapń jest gęstszy - atomy są ciasniej upakowane w sieci (Ca ma też mniejszy promień atomowy niż K, bo większy ładunek jądra przy tej samej liczbie powłok). Gęstsze upakowanie + więcej elektronów walencyjnych = silniejsze wiązanie metaliczne. Wyniki spójne z odpowiedzią ze Sposobu 1. ✓

\n

Wzory z karty CKE

\n

W tym zadaniu nie korzystamy z konkretnych wartości liczbowych z karty wzorów CKE - wystarczy znajomość:

\n\n

📖 Karta wzorów str. 15 - Układ okresowy:
Odczytujemy grupę: \\ceK → gr. 1 (1 elektron walencyjny), \\ceCa → gr. 2 (2 elektrony walencyjne). Dane o temperaturach topnienia i gęstości pochodzą z treści zadania.

\n

Dlaczego inne odpowiedzi są błędne

\n

| Wariant | Błąd |
| rdzenie ujemnie naładowane | Błąd - to elektrony walencyjne (ujemne) opuszczają atomy; rdzeń = atom minus elektrony = kation = ładunek + |
| przewodność mała | Swobodne elektrony walencyjne są nośnikami prądu - to definicja dobrego przewodnika |
| temperatura Ca niższa niż K | Sprzeczne z tabelą: 1115 K > 336 K |
| wiązanie słabsze w Ca | Błąd logiczny - słabsze wiązanie → niższa T topnienia, a jest odwrotnie |
| mniejsza liczba e⁻ walencyjnych | Potas (gr. 1) ma 1 e⁻, wapń (gr. 2) ma 2 e⁻ → Ca ma więcej |

\n

Typowe pułapki

\n
⚠️ Uwaga: Łatwo pomylić, kto jest „dodatnio" naładowany w sieci metalicznej. Pamiętaj: elektrony (ujemne) odpływają → zostaje rdzeń z przewagą protonów → ładunek dodatni.
\n
⚠️ Uwaga: Nie mylić liczby elektronów walencyjnych z liczbą powłok elektronowych. K i Ca leżą w tym samym okresie (4. okres) - mają tę samą liczbę powłok, ale K jest w gr. 1 (1 e⁻ wal.), a Ca w gr. 2 (2 e⁻ wal.).
\n
⚠️ Uwaga: Siła wiązania metalicznego rośnie wraz z liczbą elektronów walencyjnych i maleje wraz ze wzrostem promienia jonowego - obie tendencje działają tu na korzyść Ca (ma 2 e⁻ i mniejszy promień niż K).
"}]}