{"id":"chemia-2017-maj-matura-rozszerzona/zad/2","paper_id":"chemia-2017-maj-matura-rozszerzona","number":"2","points":1,"ptype":"closed","subject":"chemia","category":"matura","year":2017,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 2. (0-1)\nMiarą tendencji atomów do oddawania elektronów i przechodzenia w dodatnio naładowane\njony jest energia jonizacji. Pierwsza energia jonizacji to minimalna energia potrzebna do\noderwania jednego elektronu od atomu. Druga energia jonizacji jest minimalną energią\npotrzebną do usunięcia drugiego elektronu (z jednododatniego jonu).\nNa wykresach przedstawiono zmiany pierwszej i drugiej energii jonizacji wybranych\npierwiastków uszeregowanych według rosnącej liczby atomowej.\nLi\nBe\nNa\nMg\n0\n500\n1000\n1500\n2000\n2500\n0\n1\n2\n3\n4\n5\n6\n7\n8\n9\n10\n11\n12\n13\n14\nPierwsza energia jonizacji, kJ · mol-1\nLiczba atomowa Z\nLi\nBe\nNa\nMg\n0\n1000\n2000\n3000\n4000\n5000\n6000\n7000\n8000\n1\n2\n3\n4\n5\n6\n7\n8\n9\n10\n11\n12\n13\n14\nDruga energia jonizacji, kJ · mol-1\nLiczba atomowa Z\nNa podstawie: P. Atkins, Chemia fizyczna, Warszawa 2007.\nUzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedno określenie spośród podanych\nw każdym nawiasie.\n1. Lit ma wyższą wartość pierwszej energii jonizacji niż sód, ponieważ w jego atomie\nelektron walencyjny znajduje się (bliżej jądra / dalej od jądra) niż elektron walencyjny\nw atomie sodu. Oznacza to, że (łatwiej / trudniej) oderwać elektron walencyjny atomu litu\nniż elektron walencyjny atomu sodu.\n2. Wartości drugiej energii jonizacji berylu i magnezu są dużo (niższe / wyższe) niż\nwartości drugiej energii jonizacji litu i sodu, ponieważ atomy litowców po utracie jednego\nelektronu uzyskują trwałą konfigurację gazów szlachetnych. Atomy berylu, gdy oddają\nelektrony walencyjne, przechodzą w dodatnio naładowane jony o konfiguracji elektronowej\nhelu, natomiast atomy magnezu - w dodatnio naładowane jony o konfiguracji elektronowej\n(argonu / neonu).\nWypełnia\negzaminator\nNr zadania\n1.1.\n1.2.\n1.3.\n2.\nMaks. liczba pkt\n1\n1\n1\n1\nUzyskana liczba pkt\nMCH_1R","answer":null,"answer_text":"Zadanie 2. (0-1)\nI. Wykorzystanie\ni tworzenie informacji.\nII. Rozumowanie\ni zastosowanie nabytej\nwiedzy do\nrozwiązywania\nproblemów.\nIV etap edukacyjny - poziom rozszerzony\n2. Struktura atomu - jądro i elektrony. Zdający:\n2.5) wskazuje na związek pomiędzy budową atomu\na położeniem pierwiastka w układzie okresowym.\n7. Metale. Zdający:\n7.3) analizuje i porównuje właściwości fizyczne […] metali\ngrup 1. i 2.\n3. Wiązania chemiczne. Zdający:\n3.1) przedstawia sposób, w jaki atomy pierwiastków bloku s […]\nosiągają trwałe konfiguracje elektronowe (tworzenie jonów).\nSchemat punktowania\n1 p. - za poprawne uzupełnienie zdań (w dwóch akapitach).\n0 p. - za odpowiedź niepełną lub błędną albo brak odpowiedzi.\nPoprawna odpowiedź\n1. Lit\nma\nwyższą\nwartość\npierwszej\nenergii\njonizacji\nniż\nsód,\nponieważ\nw jego atomie elektron walencyjny znajduje się (bliżej jądra / dalej od jądra) niż\nelektron walencyjny w atomie sodu. Oznacza to, że (łatwiej / trudniej) oderwać\nelektron walencyjny atomu litu niż elektron walencyjny atomu sodu.\n2. Wartości drugiej energii jonizacji berylu i magnezu są dużo (niższe / wyższe) niż\nwartości drugiej energii jonizacji litu i sodu, ponieważ atomy litowców po utracie\njednego elektronu uzyskują trwałą konfigurację gazów szlachetnych. Atomy berylu, gdy\noddają elektrony walencyjne, przechodzą w dodatnio naładowane jony o konfiguracji\nelektronowej helu, natomiast atomy magnezu - w dodatnio naładowane jony\no konfiguracji elektronowej (argonu / neonu).","solution":"## Poprawna odpowiedź\n\n**Zdanie 1:** bliżej jądra / trudniej\n\n**Zdanie 2:** niższe / neonu\n\n## Sposób 1 - Konfiguracja elektronowa i oddziaływanie jądro-elektron\n\n### Zdanie 1\n\nPorównujemy lit i sód:\n\n- \\ce{Li}: \\(Z = 3\\), konfiguracja \\([He]\\, 2s^1\\) - elektron walencyjny w powłoce \\(n = 2\\)\n- \\ce{Na}: \\(Z = 11\\), konfiguracja \\([Ne]\\, 3s^1\\) - elektron walencyjny w powłoce \\(n = 3\\)\n\nPowłoka \\(n = 2\\) leży **bliżej jądra** niż powłoka \\(n = 3\\). Im bliżej jądra, tym silniejsze przyciąganie elektrostatyczne jądro-elektron. Dlatego usunięcie elektronu walencyjnego z \\ce{Li} jest **trudniejsze** - stąd wyższa pierwsza energia jonizacji litu.\n\n### Zdanie 2\n\nSprawdzamy konfiguracje po utracie elektronów:\n\n| Atom | Konfiguracja wyjściowa | Po utracie 1e⁻ | Po utracie 2e⁻ |\n| \\ce{Li} | \\([He]\\, 2s^1\\) | \\([He]\\) → **gaz szlachetny** | trzeba wyrwać z zamkniętej powłoki |\n| \\ce{Na} | \\([Ne]\\, 3s^1\\) | \\([Ne]\\) → **gaz szlachetny** | trzeba wyrwać z zamkniętej powłoki |\n| \\ce{Be} | \\([He]\\, 2s^2\\) | \\([He]\\, 2s^1\\) → nie jest g.sz. | \\([He]\\) - normalny ion |\n| \\ce{Mg} | \\([Ne]\\, 3s^2\\) | \\([Ne]\\, 3s^1\\) → nie jest g.sz. | \\([Ne]\\) - normalny ion |\n\n**Wniosek:** Litowce (\\ce{Li}, \\ce{Na}) po oderwaniu pierwszego elektronu osiągają konfigurację gazu szlachetnego. Wyrwanie *drugiego* elektronu wymaga naruszenia tej trwałej konfiguracji - to kosztuje ogromną energię. Druga energia jonizacji \\ce{Li} i \\ce{Na} jest więc **wyjątkowo wysoka**.\n\nBerylowce (\\ce{Be}, \\ce{Mg}) mają dwa elektrony walencyjne - drugi elektron usuwa się z konfiguracji, która NIE jest jeszcze konfiguracją gazu szlachetnego. Dlatego ich druga energia jonizacji jest **dużo niższa** niż litowców.\n\nKonfiguracja \\ce{Mg^2+}:\n\n\\[\n\\ce{Mg}: [Ne]\\, 3s^2 \\xrightarrow{-2e^-} \\ce{Mg^2+}: [Ne] = 1s^2\\, 2s^2\\, 2p^6 = \\text{konfiguracja neonu}\n\\]\n\n## Sposób 2 - Weryfikacja przez liczby atomowe\n\nSprawdzamy, ile elektronów mają jony po kolejnych jonizacjach:\n\n- \\ce{Li+}: \\(3 - 1 = 2\\) elektrony → \\([He]\\) ✓ (gaz szlachetny)\n- \\ce{Na+}: \\(11 - 1 = 10\\) elektronów → \\([Ne]\\) ✓ (gaz szlachetny)\n\nUsunięcie *drugiego* elektronu od \\ce{Li+} lub \\ce{Na+} = rozbijanie konfiguracji He lub Ne → ogromna energia → II energia jonizacji jest **wysoka** dla litowców.\n\n- \\ce{Be+}: \\(4 - 1 = 3\\) elektrony → \\([He]\\, 2s^1\\) - elektron w powłoce otwartej, łatwiej oderwać\n- \\ce{Mg^2+}: \\(12 - 2 = 10\\) elektronów → **neon** (\\(Z = 10\\)) ✓\n\n## Wzory z karty CKE\n\nW tym zadaniu nie używamy konkretnych wartości liczbowych z karty wzorów - wystarczy znajomość budowy atomu i układu okresowego.\n\n> 📖 **Karta wzorów str. 15 - Układ okresowy pierwiastków:**\n> Odczytujemy \\(Z\\) dla \\ce{Li} (3), \\ce{Na} (11), \\ce{Be} (4), \\ce{Mg} (12), \\ce{He} (2), \\ce{Ne} (10).\n> Na podstawie liczb atomowych ustalamy konfiguracje elektronowe i identyfikujemy konfiguracje gazów szlachetnych po jonizacji.\n\n## Dlaczego inne odpowiedzi są błędne\n\n| Błędny wybór | Błąd rozumowania |\n| *dalej od jądra* (Zdanie 1) | To opis sodu, nie litu - powłoka \\(n=3\\) jest dalej od jądra niż \\(n=2\\) |\n| *łatwiej* (Zdanie 1) | Gdyby było łatwiej, lit miałby *niższą* energię jonizacji - sprzeczność z treścią zadania |\n| *wyższe* (Zdanie 2) | Wyższe byłoby błędne - to litowce mają anomalnie wysoką II energię jonizacji, nie berylowce |\n| *argonu* (Zdanie 2) | \\ce{Mg^2+} ma 10 elektronów = neon (\\(Z=10\\)); argon ma \\(Z=18\\) (18 elektronów) - mylenie powłok |\n\n## Typowe pułapki\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Łatwo odwrócić rozumowanie - \"elektron bliżej jądra\" intuicyjnie kojarzy się z \"łatwiej oderwać\", bo \"jest na wierzchu\". Jest odwrotnie - bliżej = silniejsze przyciąganie = trudniej.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Przy Zdaniu 2 uczniowie często mylą, CZYJA energia jonizacji jest wyższa. Zapamiętaj: litowiec po 1. jonizacji = gaz szlachetny → 2. elektron wyrywamy z zamkniętej powłoki → ogromna energia.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** \\ce{Mg^2+} = neon, NIE argon. Sprawdź: \\(12 - 2 = 10\\) elektronów = \\ce{Ne}. Argon to \\(Z=18\\) - do tego Mg \"nie dobija\".\n\n## Schemat oceniania CKE\n\nZa poprawne uzupelnienie zdan w dwoch akapitach (blizej jadra / trudniej; nizsze / neonu) - 1 pkt. Za odpowiedz niepelna lub bledna - 0 pkt.","image":"img/chemia-2017-maj-matura-rozszerzona/zad-2.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 2017 (rozszerzona)","subject_label":"Chemia","category_label":"Matura","text_html":"

Zadanie 2. (0-1)
Miarą tendencji atomów do oddawania elektronów i przechodzenia w dodatnio naładowane
jony jest energia jonizacji. Pierwsza energia jonizacji to minimalna energia potrzebna do
oderwania jednego elektronu od atomu. Druga energia jonizacji jest minimalną energią
potrzebną do usunięcia drugiego elektronu (z jednododatniego jonu).
Na wykresach przedstawiono zmiany pierwszej i drugiej energii jonizacji wybranych
pierwiastków uszeregowanych według rosnącej liczby atomowej.
Li
Be
Na
Mg
0
500
1000
1500
2000
2500
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Pierwsza energia jonizacji, kJ · mol-1
Liczba atomowa Z
Li
Be
Na
Mg
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Druga energia jonizacji, kJ · mol-1
Liczba atomowa Z
Na podstawie: P. Atkins, Chemia fizyczna, Warszawa 2007.
Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedno określenie spośród podanych
w każdym nawiasie.

\n

Lit ma wyższą wartość pierwszej energii jonizacji niż sód, ponieważ w jego atomie

\n

elektron walencyjny znajduje się (bliżej jądra / dalej od jądra) niż elektron walencyjny
w atomie sodu. Oznacza to, że (łatwiej / trudniej) oderwać elektron walencyjny atomu litu
niż elektron walencyjny atomu sodu.

\n

Wartości drugiej energii jonizacji berylu i magnezu są dużo (niższe / wyższe) niż

\n

wartości drugiej energii jonizacji litu i sodu, ponieważ atomy litowców po utracie jednego
elektronu uzyskują trwałą konfigurację gazów szlachetnych. Atomy berylu, gdy oddają
elektrony walencyjne, przechodzą w dodatnio naładowane jony o konfiguracji elektronowej
helu, natomiast atomy magnezu - w dodatnio naładowane jony o konfiguracji elektronowej
(argonu / neonu).
Wypełnia
egzaminator
Nr zadania
1.1.
1.2.
1.3.
2.
Maks. liczba pkt
1
1
1
1
Uzyskana liczba pkt
MCH_1R

","answer_text_html":"

Zadanie 2. (0-1)
I. Wykorzystanie
i tworzenie informacji.
II. Rozumowanie
i zastosowanie nabytej
wiedzy do
rozwiązywania
problemów.
IV etap edukacyjny - poziom rozszerzony

\n

Struktura atomu - jądro i elektrony. Zdający:

\n

2.5) wskazuje na związek pomiędzy budową atomu
a położeniem pierwiastka w układzie okresowym.

\n

Metale. Zdający:

\n

7.3) analizuje i porównuje właściwości fizyczne […] metali
grup 1. i 2.

\n

Wiązania chemiczne. Zdający:

\n

3.1) przedstawia sposób, w jaki atomy pierwiastków bloku s […]
osiągają trwałe konfiguracje elektronowe (tworzenie jonów).
Schemat punktowania
1 p. - za poprawne uzupełnienie zdań (w dwóch akapitach).
0 p. - za odpowiedź niepełną lub błędną albo brak odpowiedzi.
Poprawna odpowiedź

\n

Lit

\n

ma
wyższą
wartość
pierwszej
energii
jonizacji
niż
sód,
ponieważ
w jego atomie elektron walencyjny znajduje się (bliżej jądra / dalej od jądra) niż
elektron walencyjny w atomie sodu. Oznacza to, że (łatwiej / trudniej) oderwać
elektron walencyjny atomu litu niż elektron walencyjny atomu sodu.

\n

Wartości drugiej energii jonizacji berylu i magnezu są dużo (niższe / wyższe) niż

\n

wartości drugiej energii jonizacji litu i sodu, ponieważ atomy litowców po utracie
jednego elektronu uzyskują trwałą konfigurację gazów szlachetnych. Atomy berylu, gdy
oddają elektrony walencyjne, przechodzą w dodatnio naładowane jony o konfiguracji
elektronowej helu, natomiast atomy magnezu - w dodatnio naładowane jony
o konfiguracji elektronowej (argonu / neonu).

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

Poprawna odpowiedź

\n

Zdanie 1: bliżej jądra / trudniej

\n

Zdanie 2: niższe / neonu

\n

Sposób 1 - Konfiguracja elektronowa i oddziaływanie jądro-elektron

\n

Zdanie 1

\n

Porównujemy lit i sód:

\n

\\ce{Li}: $Z = 3$ , konfiguracja $[H e] 2 s^{1}$ - elektron walencyjny w powłoce $n = 2$
\\ce{Na}: $Z = 11$ , konfiguracja $[N e] 3 s^{1}$ - elektron walencyjny w powłoce $n = 3$

\n

Powłoka $n = 2$ leży bliżej jądra niż powłoka $n = 3$ . Im bliżej jądra, tym silniejsze przyciąganie elektrostatyczne jądro-elektron. Dlatego usunięcie elektronu walencyjnego z \\ce{Li} jest trudniejsze - stąd wyższa pierwsza energia jonizacji litu.

\n

Zdanie 2

\n

Sprawdzamy konfiguracje po utracie elektronów:

\n

| Atom | Konfiguracja wyjściowa | Po utracie 1e⁻ | Po utracie 2e⁻ |
| \\ce{Li} | $[H e] 2 s^{1}$ | $[H e]$ → gaz szlachetny | trzeba wyrwać z zamkniętej powłoki |
| \\ce{Na} | $[N e] 3 s^{1}$ | $[N e]$ → gaz szlachetny | trzeba wyrwać z zamkniętej powłoki |
| \\ce{Be} | $[H e] 2 s^{2}$ | $[H e] 2 s^{1}$ → nie jest g.sz. | $[H e]$ - normalny ion |
| \\ce{Mg} | $[N e] 3 s^{2}$ | $[N e] 3 s^{1}$ → nie jest g.sz. | $[N e]$ - normalny ion |

\n

Wniosek: Litowce (\\ce{Li}, \\ce{Na}) po oderwaniu pierwszego elektronu osiągają konfigurację gazu szlachetnego. Wyrwanie drugiego elektronu wymaga naruszenia tej trwałej konfiguracji - to kosztuje ogromną energię. Druga energia jonizacji \\ce{Li} i \\ce{Na} jest więc wyjątkowo wysoka.

\n

Berylowce (\\ce{Be}, \\ce{Mg}) mają dwa elektrony walencyjne - drugi elektron usuwa się z konfiguracji, która NIE jest jeszcze konfiguracją gazu szlachetnego. Dlatego ich druga energia jonizacji jest dużo niższa niż litowców.

\n

Konfiguracja \\ce{Mg^2+}:

\n

\\ce M g : [N e] 3 s^{2} \overset{- 2 e^{-}}{\to} \\ce M g^{2} + : [N e] = 1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{6} = konfiguracja neonu

\n

Sposób 2 - Weryfikacja przez liczby atomowe

\n

Sprawdzamy, ile elektronów mają jony po kolejnych jonizacjach:

\n

\\ce{Li+}: $3 - 1 = 2$ elektrony → $[H e]$ ✓ (gaz szlachetny)
\\ce{Na+}: $11 - 1 = 10$ elektronów → $[N e]$ ✓ (gaz szlachetny)

\n

Usunięcie drugiego elektronu od \\ce{Li+} lub \\ce{Na+} = rozbijanie konfiguracji He lub Ne → ogromna energia → II energia jonizacji jest wysoka dla litowców.

\n

\\ce{Be+}: $4 - 1 = 3$ elektrony → $[H e] 2 s^{1}$ - elektron w powłoce otwartej, łatwiej oderwać
\\ce{Mg^2+}: $12 - 2 = 10$ elektronów → neon ( $Z = 10$ ) ✓

\n

Wzory z karty CKE

\n

W tym zadaniu nie używamy konkretnych wartości liczbowych z karty wzorów - wystarczy znajomość budowy atomu i układu okresowego.

\n

📖 Karta wzorów str. 15 - Układ okresowy pierwiastków:
Odczytujemy $Z$ dla \\ce{Li} (3), \\ce{Na} (11), \\ce{Be} (4), \\ce{Mg} (12), \\ce{He} (2), \\ce{Ne} (10).
Na podstawie liczb atomowych ustalamy konfiguracje elektronowe i identyfikujemy konfiguracje gazów szlachetnych po jonizacji.

\n

Dlaczego inne odpowiedzi są błędne

\n

| Błędny wybór | Błąd rozumowania |
| dalej od jądra (Zdanie 1) | To opis sodu, nie litu - powłoka $n = 3$ jest dalej od jądra niż $n = 2$ |
| łatwiej (Zdanie 1) | Gdyby było łatwiej, lit miałby niższą energię jonizacji - sprzeczność z treścią zadania |
| wyższe (Zdanie 2) | Wyższe byłoby błędne - to litowce mają anomalnie wysoką II energię jonizacji, nie berylowce |
| argonu (Zdanie 2) | \\ce{Mg^2+} ma 10 elektronów = neon ( $Z = 10$ ); argon ma $Z = 18$ (18 elektronów) - mylenie powłok |

\n

Typowe pułapki

\n

⚠️ Uwaga: Łatwo odwrócić rozumowanie - "elektron bliżej jądra" intuicyjnie kojarzy się z "łatwiej oderwać", bo "jest na wierzchu". Jest odwrotnie - bliżej = silniejsze przyciąganie = trudniej.

\n

⚠️ Uwaga: Przy Zdaniu 2 uczniowie często mylą, CZYJA energia jonizacji jest wyższa. Zapamiętaj: litowiec po 1. jonizacji = gaz szlachetny → 2. elektron wyrywamy z zamkniętej powłoki → ogromna energia.

\n

⚠️ Uwaga: \\ce{Mg^2+} = neon, NIE argon. Sprawdź: $12 - 2 = 10$ elektronów = \\ce{Ne}. Argon to $Z = 18$ - do tego Mg "nie dobija".

\n

Schemat oceniania CKE

\n

Za poprawne uzupelnienie zdan w dwoch akapitach (blizej jadra / trudniej; nizsze / neonu) - 1 pkt. Za odpowiedz niepelna lub bledna - 0 pkt.

"}]}