{"id":"chemia-2024-maj-matura-rozszerzona/zad/1.2","paper_id":"chemia-2024-maj-matura-rozszerzona","number":"1.2","points":1,"ptype":"open","subject":"chemia","category":"matura","year":2024,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 1.2. (0-1)\nUzupełnij poniższy schemat, tak aby przedstawiał graficzny (klatkowy) zapis\nkonfiguracji elektronowej kationu X3+ w stanie podstawowym. W zapisie uwzględnij\nnumery powłok i symbole podpowłok.\n↑↓\n↑↓\n↑↓\n↑↓\n↑↓\n↑↓\n1s\n2s\n2p\n3s\n1.2.\n0-1\n1.1.\n0-1-2\nMCHP-R0_100","answer":null,"answer_text":"Zadanie 1.2. (0-1)\nWymagania egzaminacyjne 2024\nWymagania ogólne\nWymagania szczegółowe\nI. Pozyskiwanie, przetwarzanie i tworzenie\ninformacji. Zdający:\n1) pozyskuje i 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 […].\nII. Budowa atomu. Zdający:\n1) interpretuje wartości liczb kwantowych […];\nstosuje pojęcia: powłoka, podpowłoka […];\n2) stosuje zasady rozmieszczania elektronów\nna orbitalach (zakaz Pauliego i regułę Hunda)\nw atomach pierwiastków wieloelektronowych;\n3) pisze konfiguracje elektronowe atomów\npierwiastków do Z=38 […], uwzględniając\nprzynależność elektronów do podpowłok\n(zapisy konfiguracji: pełne, skrócone\ni schematy klatkowe).\nZasady oceniania\n1 pkt - poprawne uzupełnienie schematu konfiguracji elektronowej kationu chromu Cr3+\nw stanie podstawowym z uwzględnieniem numeru powłoki i symboli podpowłok.\n0 pkt - odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.\nRozwiązanie\n↑↓\n↑↓\n↑↓\n↑↓\n↑↓\n↑↓\n↑↓\n↑↓\n↑↓\n↑\n↑\n↑\n1s\n2s\n2p\n3s\n3p\n3d\nUwaga: Elektrony niesparowane muszą mieć zgodny spin.","solution":"## Poprawna odpowiedź: konfiguracja klatkowa \\(\\ce{Cr^3+}\\)\n\nKonfiguracja elektronowa kationu \\(\\ce{Cr^3+}\\): \\(1s^2\\, 2s^2\\, 2p^6\\, 3s^2\\, 3p^6\\, 3d^3\\)\n\nSchemat klatkowy (podpowłoki 3p i 3d):\n\n3s 3p 3d\n┌──────┐ ┌──────┬──────┬──────┐ ┌──────┬──────┬──────┬──────┬──────┐\n│ ↑↓ │ │ ↑↓ │ ↑↓ │ ↑↓ │ │ ↑ │ ↑ │ ↑ │ │ │\n└──────┘ └──────┴──────┴──────┘ └──────┴──────┴──────┴──────┴──────┘\n\n*(Na schemacie uczeń dorysowuje: w 3p - trzy klatki po parze elektronów ↑↓; w 3d - pięć klatek, z których trzy mają po jednym elektronie ↑, dwie są puste.)*\n\n## Sposób 1 - wyznaczenie konfiguracji przez usunięcie elektronów z Cr\n\n**Krok 1: Konfiguracja elektronowa Cr (atom neutralny)**\n\nChrom ma Z = 24. Uwaga - chrom jest wyjątkiem od reguły Aufbaua!\n\nSpodziewana konfiguracja: \\([Ar]\\, 3d^4\\, 4s^2\\) - ale nie! Cr dąży do półzapełnienia podpowłoki 3d, więc:\n\n\\[\\ce{Cr}:\\quad [Ar]\\, 3d^5\\, 4s^1\\]\n\nTo ważny wyjątek do zapamiętania (analogicznie \\(\\ce{Cu}\\): \\([Ar]\\, 3d^{10}\\, 4s^1\\)).\n\n**Krok 2: Usunięcie 3 elektronów → \\(\\ce{Cr^3+}\\)**\n\nElektrony usuwa się zawsze najpierw z powłoki o najwyższym n, czyli z **4s przed 3d**:\n\n- Usuwamy 1 elektron z 4s¹ → 4s⁰\n- Usuwamy 2 elektrony z 3d⁵ → 3d³\n\n\\[\\ce{Cr^3+}:\\quad [Ar]\\, 3d^3\\]\n\nCzyli pełna konfiguracja: \\(1s^2\\, 2s^2\\, 2p^6\\, 3s^2\\, 3p^6\\, 3d^3\\)\n\n**Krok 3: Zapis klatkowy podpowłoki 3d - reguła Hunda**\n\nMamy 3 elektrony do rozlokowania w 5 orbitalach 3d. Zgodnie z **regułą Hunda**: każdy elektron zajmuje osobną klatkę (maksymalna liczba niesparowanych elektronów), wszystkie ze spinami równoległymi (↑):\n\n3d: [↑][↑][↑][ ][ ]\n\n**Krok 4: Podpowłoka 3p**\n\nPodpowłoka 3p jest całkowicie zapełniona (6 elektronów = 3 pary):\n\n3p: [↑↓][↑↓][↑↓]\n\n**Wynik końcowy:** \\(\\ce{Cr^3+}\\) ma **3 niesparowane elektrony** w 3d, a podpowłoki 3s i 3p są w pełni zapełnione.\n\n## Sposób 2 - weryfikacja przez zliczenie elektronów\n\nSprawdzamy, czy łączna liczba elektronów w \\(\\ce{Cr^3+}\\) wynosi \\(24 - 3 = 21\\):\n\n\\[2 + 2 + 6 + 2 + 6 + 3 = 21\\ \\checkmark\\]\n\nSprawdzamy regułę Hunda dla 3d³: przy pięciu orbitalach 3d trzy elektrony zajmują trzy osobne orbitale z równoległymi spinami - żadne z nich nie mają być sparowane (sparowanie wymagałoby większej energii). Konfiguracja \\(3d^3\\) to \\([↑][↑][↑][][]\\) - poprawnie.\n\n## Wzory z karty CKE\n\nW tym zadaniu nie korzystamy z wartości liczbowych z karty wzorów. Zadanie opiera się na **zasadach budowy powłok elektronowych**:\n- Zasada Aufbaua (kolejność zapełniania: 1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d)\n- Reguła Hunda (maksymalna wielokrotność spinowa w danej podpowłoce)\n- Zakaz Pauliego (maks. 2 elektrony na orbital, o przeciwnych spinach)\n\n📖 **Karta wzorów str. 15** - Układ okresowy pierwiastków: tam można odczytać Z = 24 dla chromu i ewentualnie sprawdzić pozycję w 4. okresie (blok d).\n\n## Typowe pułapki\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Chrom to **wyjątek** - atom Cr ma konfigurację \\([Ar]\\, 3d^5\\, 4s^1\\), nie \\([Ar]\\, 3d^4\\, 4s^2\\). Jeśli zapomnisz o tym wyjątku i odejmujesz elektrony od \"normalnej\" konfiguracji, możesz błędnie otrzymać \\(\\ce{Cr^3+}: [Ar]\\, 3d^4\\) (co jest niepoprawne).\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Elektrony z kationu usuwa się **najpierw z 4s, potem z 3d** - nie odwrotnie! Błąd polegający na odjęciu 3 elektronów z 3d (zamiast 1 z 4s + 2 z 3d) dałby błędne \\(3d^2\\) zamiast \\(3d^3\\).\n\n> ⚠️ **Uwaga:** W schemacie klatkowym 3d³ należy narysować **3 osobne strzałki ↑** w trzech różnych klatkach - nie sparowane pary! Umieszczenie dwóch elektronów w tej samej klatce naruszałoby regułę Hunda i byłoby błędem.\n\n## Schemat oceniania CKE\n\n**1 pkt** - poprawne uzupelnienie schematu konfiguracji elektronowej kationu Cr^3+ w stanie podstawowym z uwzglednieniem numeru powloki i symboli podpowlok (3p^6 3d^3, trzy elektrony niesparowane o zgodnym spinie).\n**0 pkt** - odpowiedz niespelniajaca kryterium albo brak odpowiedzi.","image":"img/chemia-2024-maj-matura-rozszerzona/zad-1.2.webp","solution_image":null,"topics":null,"page_from":4,"source":"ocr","answer_source":null,"answer_text_source":"ocr","solution_source":"maturazai","text_source":"ocr","source_label":"Chemia · Matura · maj 2024 (rozszerzona)","subject_label":"Chemia","category_label":"Matura","text_html":"

Zadanie 1.2. (0-1)
Uzupełnij poniższy schemat, tak aby przedstawiał graficzny (klatkowy) zapis
konfiguracji elektronowej kationu X3+ w stanie podstawowym. W zapisie uwzględnij
numery powłok i symbole podpowłok.
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
1s
2s
2p
3s
1.2.
0-1
1.1.
0-1-2
MCHP-R0_100

","answer_text_html":"

Zadanie 1.2. (0-1)
Wymagania egzaminacyjne 2024
Wymagania ogólne
Wymagania szczegółowe
I. Pozyskiwanie, przetwarzanie i tworzenie
informacji. Zdający:

\n
  1. pozyskuje i przetwarza informacje
\n

z różnorodnych źródeł […].
II. Rozumowanie i zastosowanie nabytej
wiedzy do rozwiązywania problemów.
Zdający:

\n
  1. wykorzystuje wiedzę i dostępne
\n

informacje do rozwiązywania problemów
chemicznych […].
II. Budowa atomu. Zdający:

\n
  1. interpretuje wartości liczb kwantowych […];
\n

stosuje pojęcia: powłoka, podpowłoka […];

\n
  1. stosuje zasady rozmieszczania elektronów
\n

na orbitalach (zakaz Pauliego i regułę Hunda)
w atomach pierwiastków wieloelektronowych;

\n
  1. pisze konfiguracje elektronowe atomów
\n

pierwiastków do Z=38 […], uwzględniając
przynależność elektronów do podpowłok
(zapisy konfiguracji: pełne, skrócone
i schematy klatkowe).
Zasady oceniania
1 pkt - poprawne uzupełnienie schematu konfiguracji elektronowej kationu chromu Cr3+
w stanie podstawowym z uwzględnieniem numeru powłoki i symboli podpowłok.
0 pkt - odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.
Rozwiązanie
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑
↑
↑
1s
2s
2p
3s
3p
3d
Uwaga: Elektrony niesparowane muszą mieć zgodny spin.

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

Poprawna odpowiedź: konfiguracja klatkowa \\(\\ce{Cr^3+}\\)

\n

Konfiguracja elektronowa kationu \\(\\ce{Cr^3+}\\): \\(1s^2\\, 2s^2\\, 2p^6\\, 3s^2\\, 3p^6\\, 3d^3\\)

\n

Schemat klatkowy (podpowłoki 3p i 3d):

\n

3s 3p 3d
┌──────┐ ┌──────┬──────┬──────┐ ┌──────┬──────┬──────┬──────┬──────┐
│ ↑↓ │ │ ↑↓ │ ↑↓ │ ↑↓ │ │ ↑ │ ↑ │ ↑ │ │ │
└──────┘ └──────┴──────┴──────┘ └──────┴──────┴──────┴──────┴──────┘

\n

(Na schemacie uczeń dorysowuje: w 3p - trzy klatki po parze elektronów ↑↓; w 3d - pięć klatek, z których trzy mają po jednym elektronie ↑, dwie są puste.)

\n

Sposób 1 - wyznaczenie konfiguracji przez usunięcie elektronów z Cr

\n

Krok 1: Konfiguracja elektronowa Cr (atom neutralny)

\n

Chrom ma Z = 24. Uwaga - chrom jest wyjątkiem od reguły Aufbaua!

\n

Spodziewana konfiguracja: \\([Ar]\\, 3d^4\\, 4s^2\\) - ale nie! Cr dąży do półzapełnienia podpowłoki 3d, więc:

\n

\\[\\ce{Cr}:\\quad [Ar]\\, 3d^5\\, 4s^1\\]

\n

To ważny wyjątek do zapamiętania (analogicznie \\(\\ce{Cu}\\): \\([Ar]\\, 3d^{10}\\, 4s^1\\)).

\n

Krok 2: Usunięcie 3 elektronów → \\(\\ce{Cr^3+}\\)

\n

Elektrony usuwa się zawsze najpierw z powłoki o najwyższym n, czyli z 4s przed 3d:

\n\n

\\[\\ce{Cr^3+}:\\quad [Ar]\\, 3d^3\\]

\n

Czyli pełna konfiguracja: \\(1s^2\\, 2s^2\\, 2p^6\\, 3s^2\\, 3p^6\\, 3d^3\\)

\n

Krok 3: Zapis klatkowy podpowłoki 3d - reguła Hunda

\n

Mamy 3 elektrony do rozlokowania w 5 orbitalach 3d. Zgodnie z regułą Hunda: każdy elektron zajmuje osobną klatkę (maksymalna liczba niesparowanych elektronów), wszystkie ze spinami równoległymi (↑):

\n

3d: [↑][↑][↑][ ][ ]

\n

Krok 4: Podpowłoka 3p

\n

Podpowłoka 3p jest całkowicie zapełniona (6 elektronów = 3 pary):

\n

3p: [↑↓][↑↓][↑↓]

\n

Wynik końcowy: \\(\\ce{Cr^3+}\\) ma 3 niesparowane elektrony w 3d, a podpowłoki 3s i 3p są w pełni zapełnione.

\n

Sposób 2 - weryfikacja przez zliczenie elektronów

\n

Sprawdzamy, czy łączna liczba elektronów w \\(\\ce{Cr^3+}\\) wynosi \\(24 - 3 = 21\\):

\n

\\[2 + 2 + 6 + 2 + 6 + 3 = 21\\ \\checkmark\\]

\n

Sprawdzamy regułę Hunda dla 3d³: przy pięciu orbitalach 3d trzy elektrony zajmują trzy osobne orbitale z równoległymi spinami - żadne z nich nie mają być sparowane (sparowanie wymagałoby większej energii). Konfiguracja \\(3d^3\\) to \\([↑][↑][↑][][]\\) - poprawnie.

\n

Wzory z karty CKE

\n

W tym zadaniu nie korzystamy z wartości liczbowych z karty wzorów. Zadanie opiera się na zasadach budowy powłok elektronowych:

\n\n

📖 Karta wzorów str. 15 - Układ okresowy pierwiastków: tam można odczytać Z = 24 dla chromu i ewentualnie sprawdzić pozycję w 4. okresie (blok d).

\n

Typowe pułapki

\n
⚠️ Uwaga: Chrom to wyjątek - atom Cr ma konfigurację \\([Ar]\\, 3d^5\\, 4s^1\\), nie \\([Ar]\\, 3d^4\\, 4s^2\\). Jeśli zapomnisz o tym wyjątku i odejmujesz elektrony od "normalnej" konfiguracji, możesz błędnie otrzymać \\(\\ce{Cr^3+}: [Ar]\\, 3d^4\\) (co jest niepoprawne).
\n
⚠️ Uwaga: Elektrony z kationu usuwa się najpierw z 4s, potem z 3d - nie odwrotnie! Błąd polegający na odjęciu 3 elektronów z 3d (zamiast 1 z 4s + 2 z 3d) dałby błędne \\(3d^2\\) zamiast \\(3d^3\\).
\n
⚠️ Uwaga: W schemacie klatkowym 3d³ należy narysować 3 osobne strzałki ↑ w trzech różnych klatkach - nie sparowane pary! Umieszczenie dwóch elektronów w tej samej klatce naruszałoby regułę Hunda i byłoby błędem.
\n

Schemat oceniania CKE

\n

1 pkt - poprawne uzupelnienie schematu konfiguracji elektronowej kationu Cr^3+ w stanie podstawowym z uwzglednieniem numeru powloki i symboli podpowlok (3p^6 3d^3, trzy elektrony niesparowane o zgodnym spinie).
0 pkt - odpowiedz niespelniajaca kryterium albo brak odpowiedzi.

"}]}