{"id":"chemia-2023-maj-matura-rozszerzona/zad/4","paper_id":"chemia-2023-maj-matura-rozszerzona","number":"4","points":2,"ptype":"closed","subject":"chemia","category":"matura","year":2023,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 4. (0-2)\nNarysuj wzór elektronowy cząsteczki C3O2 (zaznacz kreskami wiązania chemiczne\ni wolne pary elektronowe). Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedną\nodpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie.\nWzór elektronowy:\nAby wyjaśnić budowę cząsteczki C3O2, hybrydyzację typu sp przypisuje się orbitalom\nwalencyjnym (trzech atomów / dwóch atomów / jednego atomu) węgla. Liczba wiązań \nw cząsteczce C3O2 wynosi (2 / 4 / 6 / 8).\n4.\n0-1-2\nMCHP-R0_100","answer":null,"answer_text":"Zadanie 4. (0-2)\nWymagania egzaminacyjne 2023 i 2024\nWymagania ogólne\nWymagania szczegółowe\nI. Pozyskiwanie, przetwarzanie\ni tworzenie informacji. Zdający:\n1) […] przetwarza informacje\nz różnorodnych źródeł […].\nII. Rozumowanie i zastosowanie nabytej\nwiedzy do rozwiązywania problemów.\nZdający:\n5) wykorzystuje wiedzę i dostępne\ninformacje do rozwiązywania problemów\nchemicznych […];\n6) stosuje poprawną terminologię.\nIII. Wiązania chemiczne. Oddziaływania\nmiędzycząsteczkowe. Zdający:\n2) pisze wzory elektronowe typowych\ncząsteczek związków kowalencyjnych […];\n4) rozpoznaje typ hybrydyzacji (sp […])\norbitali walencyjnych atomu centralnego\nw cząsteczkach związków nieorganicznych\n[…];\n5) określa typ wiązania (σ i π)\nw cząsteczkach związków nieorganicznych\n[…].\nZasady oceniania\n2 pkt - poprawne narysowanie wzoru elektronowego C3O2 z uwzględnieniem wolnych par\nelektronowych atomów tlenu oraz poprawne uzupełnienie dwóch zdań.\n1 pkt - poprawne narysowanie wzoru elektronowego oraz niepełne lub błędne uzupełnienie\nzdań albo brak uzupełnienia zdań\nALBO\n- błędne narysowanie wzoru elektronowego albo brak wzoru oraz poprawne\nuzupełnienie dwóch zdań.\n0 pkt - odpowiedź niespełniająca powyższych kryteriów albo brak odpowiedzi.\nRozwiązanie\nO\nO\nC\nC\nC\nAby wyjaśnić budowę cząsteczki C3O2, hybrydyzację typu sp przypisuje się orbitalom\nwalencyjnym (trzech atomów / dwóch atomów / jednego atomu) węgla. Liczba wiązań \nw cząsteczce C3O2 wynosi (2 / 4 / 6 / 8).\nUwaga: Geometria cząsteczki nie podlega ocenie.","solution":"Odpowiedź: **Wzór elektronowy** $\\text{C}_3\\text{O}_2$ (podtlenek węgla, cząsteczka liniowa): $$\\text{O}\\!=\\!\\text{C}\\!=\\!\\text{C}\\!=\\!\\text{C}\\!=\\!\\text{O}$$ - Każdy atom **O** ma 2 wolne pary elektronowe. - 4 wiązania podwójne (każde = 1σ + 1π). **Hybrydyzacja sp** dotyczy **trzech atomów węgla** (każdy ma 2 wiązania podwójne → 2 wiązania σ pod kątem 180° → sp). **Liczba wiązań σ**: 4 (każde z 4 wiązań podwójnych zawiera 1σ). **Uzupełnione zdania**: - hybrydyzacja sp przypisuje się orbitalom walencyjnym **trzech atomów** węgla - liczba wiązań σ wynosi **4**\n\nStrona arkusza CKE z trescia zadania\n\nKlucz: hybrydyzacja a geometria\n\nHybrydyzacja | Kąt | Geometria | Liczba σ wokół atomu\nsp | 180° | liniowa | 2\nsp² | 120° | trygonalna płaska | 3\nsp³ | 109,5° | tetraedryczna | 4\n\nReguła: liczba σ + liczba wolnych par = liczba hybryd.\n\nTypowy błąd: - W każdym wiązaniu **podwójnym** (=) jest **1σ + 1π**, w **potrójnym** (≡) — 1σ + 2π. - 4 wiązania podwójne → 4σ + 4π (razem 8 wiązań, ale tylko 4 sigma). - Wszystkie 3 atomy C są hybrydyzowane sp (geometria liniowa), nie tylko środkowy. - Atomy O mają hybrydyzację sp² (ale uwaga: tlen w wiązaniu podwójnym = często traktowany jako sp² z 2 wolnymi parami).","image":"img/chemia-2023-maj-matura-rozszerzona/zad-4.webp","solution_image":null,"topics":"wzór elektronowy, hybrydyzacja, wiązania sigma i pi, C3O2","page_from":6,"source":"ocr","answer_source":null,"answer_text_source":"ocr","solution_source":"maturaonline","text_source":"ocr","source_label":"Chemia · Matura · maj 2023 (rozszerzona)","subject_label":"Chemia","category_label":"Matura","text_html":"<p>Zadanie 4. (0-2)<br>Narysuj wzór elektronowy cząsteczki C3O2 (zaznacz kreskami wiązania chemiczne<br>i wolne pary elektronowe). Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedną<br>odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie.<br>Wzór elektronowy:<br>Aby wyjaśnić budowę cząsteczki C3O2, hybrydyzację typu sp przypisuje się orbitalom<br>walencyjnym (trzech atomów / dwóch atomów / jednego atomu) węgla. Liczba wiązań <br>w cząsteczce C3O2 wynosi (2 / 4 / 6 / 8).<br>4.<br>0-1-2<br>MCHP-R0_100</p>","answer_text_html":"<p>Zadanie 4. (0-2)<br>Wymagania egzaminacyjne 2023 i 2024<br>Wymagania ogólne<br>Wymagania szczegółowe<br>I. Pozyskiwanie, przetwarzanie<br>i tworzenie informacji. Zdający:</p>\n<ol><li>[…] przetwarza informacje</li></ol>\n<p>z różnorodnych źródeł […].<br>II. Rozumowanie i zastosowanie nabytej<br>wiedzy do rozwiązywania problemów.<br>Zdający:</p>\n<ol><li>wykorzystuje wiedzę i dostępne</li></ol>\n<p>informacje do rozwiązywania problemów<br>chemicznych […];</p>\n<ol><li>stosuje poprawną terminologię.</li></ol>\n<p>III. Wiązania chemiczne. Oddziaływania<br>międzycząsteczkowe. Zdający:</p>\n<ol><li>pisze wzory elektronowe typowych</li></ol>\n<p>cząsteczek związków kowalencyjnych […];</p>\n<ol><li>rozpoznaje typ hybrydyzacji (sp […])</li></ol>\n<p>orbitali walencyjnych atomu centralnego<br>w cząsteczkach związków nieorganicznych<br>[…];</p>\n<ol><li>określa typ wiązania (σ i π)</li></ol>\n<p>w cząsteczkach związków nieorganicznych<br>[…].<br>Zasady oceniania<br>2 pkt - poprawne narysowanie wzoru elektronowego C3O2 z uwzględnieniem wolnych par<br>elektronowych atomów tlenu oraz poprawne uzupełnienie dwóch zdań.<br>1 pkt - poprawne narysowanie wzoru elektronowego oraz niepełne lub błędne uzupełnienie<br>zdań albo brak uzupełnienia zdań<br>ALBO</p>\n<ul><li>błędne narysowanie wzoru elektronowego albo brak wzoru oraz poprawne</li></ul>\n<p>uzupełnienie dwóch zdań.<br>0 pkt - odpowiedź niespełniająca powyższych kryteriów albo brak odpowiedzi.<br>Rozwiązanie<br>O<br>O<br>C<br>C<br>C<br>Aby wyjaśnić budowę cząsteczki C3O2, hybrydyzację typu sp przypisuje się orbitalom<br>walencyjnym (trzech atomów / dwóch atomów / jednego atomu) węgla. Liczba wiązań <br>w cząsteczce C3O2 wynosi (2 / 4 / 6 / 8).<br>Uwaga: Geometria cząsteczki nie podlega ocenie.</p>","solutions":[{"source":"maturaonline","label":"matura-online.pl","kind":"text","html":"<p>Odpowiedź: <strong>Wzór elektronowy</strong> $\\text{C}_3\\text{O}_2$ (podtlenek węgla, cząsteczka liniowa): $$\\text{O}\\!=\\!\\text{C}\\!=\\!\\text{C}\\!=\\!\\text{C}\\!=\\!\\text{O}$$ - Każdy atom <strong>O</strong> ma 2 wolne pary elektronowe. - 4 wiązania podwójne (każde = 1σ + 1π). <strong>Hybrydyzacja sp</strong> dotyczy <strong>trzech atomów węgla</strong> (każdy ma 2 wiązania podwójne → 2 wiązania σ pod kątem 180° → sp). <strong>Liczba wiązań σ</strong>: 4 (każde z 4 wiązań podwójnych zawiera 1σ). <strong>Uzupełnione zdania</strong>: - hybrydyzacja sp przypisuje się orbitalom walencyjnym <strong>trzech atomów</strong> węgla - liczba wiązań σ wynosi <strong>4</strong></p>\n<p>Strona arkusza CKE z trescia zadania</p>\n<p>Klucz: hybrydyzacja a geometria</p>\n<p>Hybrydyzacja | Kąt | Geometria | Liczba σ wokół atomu<br>sp | 180° | liniowa | 2<br>sp² | 120° | trygonalna płaska | 3<br>sp³ | 109,5° | tetraedryczna | 4</p>\n<p>Reguła: liczba σ + liczba wolnych par = liczba hybryd.</p>\n<p>Typowy błąd: - W każdym wiązaniu <strong>podwójnym</strong> (=) jest <strong>1σ + 1π</strong>, w <strong>potrójnym</strong> (≡) — 1σ + 2π. - 4 wiązania podwójne → 4σ + 4π (razem 8 wiązań, ale tylko 4 sigma). - Wszystkie 3 atomy C są hybrydyzowane sp (geometria liniowa), nie tylko środkowy. - Atomy O mają hybrydyzację sp² (ale uwaga: tlen w wiązaniu podwójnym = często traktowany jako sp² z 2 wolnymi parami).</p>"},{"source":"maturazai","label":"maturazai.pl (AI)","kind":"text","html":"<h4>Poprawna odpowiedź</h4>\n<p>Wzór elektronowy cząsteczki \\(\\ce{C3O2}\\):</p>\n<p>$$\\ddot{\\underset{ }{\\text{O}}}=\\text{C}=\\text{C}=\\text{C}=\\ddot{\\underset{ }{\\text{O}}}$$</p>\n<p>Schematycznie z wolnymi parami:</p>\n<p>:O=C=C=C=O:</p>\n<p>Każdy atom tlenu ma <strong>2 wolne pary elektronowe</strong>. Żaden atom węgla nie ma wolnych par. Wszystkie wiązania to <strong>wiązania podwójne</strong> (4 wiązania podwójne C=O i C=C).</p>\n<p><strong>Uzupełnienie zdań (odpowiedzi do schematu CKE):</strong></p>\n<ul><li>Hybrydyzację typu sp przypisuje się orbitalom walencyjnym <strong>trzech atomów</strong> węgla.</li><li>Liczba wiązań sigma w cząsteczce \\(\\ce{C3O2}\\) wynosi <strong>4</strong>.</li></ul>\n<h4>Sposób 1 - budowa Lewisa krok po kroku (liczenie elektronów walencyjnych)</h4>\n<p><strong>Krok 1: Policz elektrony walencyjne.</strong></p>\n<p>\\[<br>3 \\times \\underbrace{4}<em>{\\text{C}} + 2 \\times \\underbrace{6}</em>{\\text{O}} = 12 + 12 = 24 \\text{ elektrony walencyjne (12 par)}<br>\\]</p>\n<p><strong>Krok 2: Ustal szkielet cząsteczki.</strong></p>\n<p>Atomy C tworzą łańcuch środkowy (C jest mniej elektroujemny niż O, więc O jest na końcach):</p>\n<p>\\[<br>\\text{O - C - C - C - O}<br>\\]</p>\n<p><strong>Krok 3: Połącz najpierw pojedynczymi wiązaniami i przypisz oktetowe pary.</strong></p>\n<p>Pojedyncze wiązania O-C-C-C-O zużywają \\(4 \\times 2 = 8\\) elektronów (4 pary).<br>Pozostało \\(24 - 8 = 16\\) elektronów (8 par) do uzupełnienia oktetów.</p>\n<p>Uzupełnij O do oktetu → każdy O dostaje 3 wolne pary:<br>\\(2 \\times 3 \\times 2 = 12\\) elektronów. Ale pozostało tylko 16 - 12 = 4 elektrony i węgle wciąż nie mają oktetów.</p>\n<p><strong>→ Konieczne są wiązania wielokrotne.</strong></p>\n<p><strong>Krok 4: Przesuń wolne pary na wiązania.</strong></p>\n<p>Zamiast 4 wiązań pojedynczych, tworzymy 4 wiązania <strong>podwójne</strong>:</p>\n<p>\\[<br>\\ddot{\\text{O}}=\\text{C}=\\text{C}=\\text{C}=\\ddot{\\text{O}}<br>\\]</p>\n<p>Sprawdź budżet:</p>\n<ul><li>4 wiązania podwójne = \\(4 \\times 4 = 16\\) elektronów</li><li>2 × 2 wolne pary na O = \\(2 \\times 4 = 8\\) elektronów</li><li>Suma: \\(16 + 8 = 24\\) ✓</li></ul>\n<p><strong>Krok 5: Sprawdź oktety.</strong></p>\n<p>| Atom | Elektrony wiążące | Wolne pary | Suma |<br>| O (x2) | 4 (1 wiązanie podwójne) | 4 (2 pary) | <strong>8</strong> ✓ |<br>| C terminal (x2) | 8 (2 wiązania podwójne) | 0 | <strong>8</strong> ✓ |<br>| C środkowy | 8 (2 wiązania podwójne) | 0 | <strong>8</strong> ✓ |</p>\n<p>Wszystkie atomy mają <strong>pełny oktet</strong>. ✓</p>\n<p><strong>Krok 6: Sprawdź ładunki formalne.</strong></p>\n<p>\\[<br>\\text{ładunek formalny} = \\text{elektrony walencyjne} - \\text{wolne pary} - \\frac{1}{2}\\text{elektrony wiążące}<br>\\]</p>\n<ul><li>O: \\(6 - 4 - \\tfrac{4}{2} = 6 - 4 - 2 = 0\\) ✓</li><li>C terminal: \\(4 - 0 - \\tfrac{8}{2} = 4 - 0 - 4 = 0\\) ✓</li><li>C środkowy: \\(4 - 0 - \\tfrac{8}{2} = 0\\) ✓</li></ul>\n<p>Brak ładunków formalnych - struktura optymalna.</p>\n<h4>Sposób 2 - weryfikacja przez hybrydyzację i kształt</h4>\n<p><strong>Hybrydyzacja atomów C:</strong> każdy atom C ma 2 grupy σ (2 partnerów wiązaniowych) → hybrydyzacja <strong>sp</strong> → kąt wiązania 180° → cząsteczka <strong>liniowa</strong>.</p>\n<p><strong>Hybrydyzacja atomów O:</strong> każdy O ma 1 wiązanie (1 para σ) + 2 wolne pary = 3 domeny elektronowe → hybrydyzacja <strong>sp²</strong>. Wolne pary na O zajmują orbitale sp² i niehybrydyzowany orbital p.</p>\n<p><strong>Polarność cząsteczki:</strong> mimo że wiązanie \\(\\ce{C=O}\\) jest polarne (O jest bardziej elektroujemny), cząsteczka jest <strong>symetryczna</strong> (liniowa: O=C=C=C=O), więc momenty dipolowe obu wiązań C=O wzajemnie się znoszą → cząsteczka <strong>niepolarna</strong> (wypadkowy moment dipolowy = 0).</p>\n<p>To potwierdza poprawność struktury - gdyby był kąt zamiast linii, cząsteczka byłaby polarna.</p>\n<h4>Wzory z karty CKE</h4>\n<p>W tym zadaniu nie korzystamy bezpośrednio z wartości liczbowych z karty wzorów.</p>\n<blockquote>📖 <strong>Karta wzorów str. 15 - Układ okresowy pierwiastków:</strong><br>Elektroujemność: O = 3,44; C = 2,55. Różnica \\(\\Delta\\chi = 0{,}89\\) → wiązanie \\(\\ce{C=O}\\) polarne kowalencyjne.<br>Użyte przy ocenie polarności wiązań i cząsteczki.</blockquote>\n<blockquote>📖 <strong>Karta wzorów str. 15 - Konfiguracje elektronowe:</strong><br>C: \\(1s^2\\,2s^2\\,2p^2\\) → 4 elektrony walencyjne; O: \\(1s^2\\,2s^2\\,2p^4\\) → 6 elektronów walencyjnych.<br>Podstawa do policzenia całkowitej liczby elektronów walencyjnych w cząsteczce.</blockquote>\n<h4>Typowe pułapki i uwagi</h4>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Najczęstszy błąd to narysowanie tylko wiązań pojedynczych O-C-C-C-O i uzupełnienie oktetów wyłącznie wolnymi parami. Taka struktura zużywa \\(8 + 24 = 32\\) elektrony, a mamy tylko 24 - to niemożliwe! Zawsze licz elektrony walencyjne PRZED rysowaniem.</blockquote>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Wiele osób rysuje wolne pary na atomach C. W tej cząsteczce <strong>żaden węgiel nie ma wolnych par</strong> - wszystkie 8 elektronów walencyjnych każdego C uczestniczy w wiązaniach (sp hybridization = tylko 2 pary σ + 2 pary π).</blockquote>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Cząsteczka \\(\\ce{C3O2}\\) jest liniowa (jak \\(\\ce{CO2}\\)), więc mimo polarnych wiązań C=O jest <strong>niepolarna</strong> - symetria zeruje moment dipolowy. Nie mylić polarności wiązania z polarnością cząsteczki!</blockquote>"}]}