{"id":"chemia-2025-maj-matura-rozszerzona/zad/1","paper_id":"chemia-2025-maj-matura-rozszerzona","number":"1","points":4,"ptype":"open","subject":"chemia","category":"matura","year":2025,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 1.\nO dwóch pierwiastkach umownie oznaczonych literami E i X wiadomo, że:\nelektrony atomu E w stanie podstawowym zajmują osiem orbitali, przy czym sześć z nich\njest całkowicie zapełnionych\nkonfigurację elektronową atomu X w jednym ze stanów wzbudzonych przedstawia\nponiższy zapis.\n↑↓\n↑↓\n↑↓ ↑↓ ↑↓\n↑\n↑\n↑\n↑\n↑\n↑\n↑\n1s\n2s\n2p\n3s\n3p\n3d","answer":null,"answer_text":"1","solution":"Odpowiedź: **Identyfikacja pierwiastków**: **E**: 8 orbitali zajętych, 6 całkowicie zapełnionych. Test: - 1s²(1) + 2s²(1) + 2p⁶(3) + 3s²(1) + 3p²(2) = **8 orbitali**. - Zapełnione: 1s + 2s + 3×2p + 3s = **6 zapełnionych** ✓. - 3p² ma 2 niesparowane (reguła Hunda — każdy orbital po 1 e). - Łącznie: 14 elektronów → **Z = 14 → krzem (Si)**. **X**: konfiguracja wzbudzona 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹ 3p³ 3d³ = 2+2+6+1+3+3 = **17 elektronów** → **Z = 17 → chlor (Cl)**. Konfiguracja w stanie podstawowym Cl: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² **3p⁵**. **1.1.** Tabela: | Pierwiastek | Symbol | Blok | Elektrony walencyjne | |---|---|---|---| | E | **Si** | **p** | **4** (3s² 3p²) | | X | **Cl** | **p** | **7** (3s² 3p⁵) | Uzasadnienie: - **Blok p**: elektrony walencyjne wchodzą do podpowłoki **p** (tak dla Si: 3p², dla Cl: 3p⁵). - **Elektrony walencyjne** = elektrony powłoki najbardziej zewnętrznej (n=3 dla obu): Si ma 2+2=4 (3s²+3p²); Cl ma 2+5=7 (3s²+3p⁵). **1.2.** Liczby kwantowe niesparowanego elektronu Si (3p²): | Liczby kwantowe | Wartość | |---|---| | **Główna n** | **3** (powłoka M) | | **Poboczna l** | **1** (podpowłoka p) | W stanie podstawowym Si (1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p²) elektrony niesparowane są w **3p**: - Powłoka 3 (n=3). - Podpowłoka p (l=1 — z reguły: s→l=0, p→l=1, d→l=2, f→l=3). **1.3.** Pełna konfiguracja jonu **X⁻ (Cl⁻)** w stanie podstawowym: **Cl⁻: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶** (Lub równoważnie: [Ar] — konfiguracja argonu, gazu szlachetnego.) **Uzasadnienie**: - Cl: Z = 17 (17 protonów, 17 elektronów w atomie obojętnym). - Cl⁻: 1 dodatkowy elektron → **18 elektronów**. - 18 elektronów obsadzonych zgodnie z regułą Madelunga: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶. - To **konfiguracja oktetu** (powłoka walencyjna pełna) → Cl⁻ stabilny.\n\nStrona arkusza CKE z trescia zadania\n\nKlucz pojęciowy — liczby kwantowe\n\nLiczba | Symbol | Wartości | Co opisuje\nGłówna | n | 1, 2, 3, ... | Powłoka (energia, odległość od jądra)\nPoboczna | l | 0, 1, ..., n-1 | Podpowłoka (kształt orbitalu): s, p, d, f\nMagnetyczna | m | -l, ..., 0, ..., +l | Orientacja orbitalu w przestrzeni\nSpinowa | m_s | +1/2 lub -1/2 | Spin elektronu\n\nReguły obsadzania:\n- Madelung (reguła n+l): niższa n+l zapełnia się pierwsza. Przy równym n+l, niższe n.\n- Hund: w każdym orbitalu podpowłoki najpierw 1 elektron (równoległe spiny), potem dopiero parowanie.\n- Pauli: w jednym orbitalu maksymalnie 2 elektrony, o przeciwnych spinach.\n\nKlucz pojęciowy — bloki układu okresowego\n\nBlok | Charakterystyka | Pierwiastki\ns | Walencja kończy się na s | H, He, metale 1 i 2 grupy\np | Walencja kończy się na p | Niemetale, półmetale, niektóre metale (Al, Sn, Pb) — grupy 13-18\nd | Walencja w d | Metale przejściowe (np. Fe, Cu, Zn)\nf | Walencja w f | Lantanowce + aktynowce\n\nSi (krzem) = blok p, grupa 14 (IV główna). Cl (chlor) = blok p, grupa 17 (VII główna).\n\nMechanizm: identyfikacja pierwiastka E\n\nLiczba orbitali zajętych = 8. Sprawdzamy konfiguracje:\n- 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p² → 1+1+3+1+2 = 8 ✓\n- 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p³ → 1+1+3+1+3 = 9 ✗\n- 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p¹ → 1+1+3+1+1 = 7 ✗\n\nLiczba zapełnionych (orbitalów z 2 e) = 6. Sprawdzamy 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p²:\n- 1s² → 1 zapełniony.\n- 2s² → 1 zapełniony.\n- 2p⁶ → 3 zapełnione.\n- 3s² → 1 zapełniony.\n- 3p² → 2 niesparowane orbitale (każdy 1 e, Hund) → 0 zapełnionych.\n- Suma: 1+1+3+1+0 = 6 ✓\n\nLiczba elektronów: 2+2+6+2+2 = 14 → Z = 14 → krzem (Si).\n\nMechanizm: identyfikacja pierwiastka X\n\nStan wzbudzony: 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹ 3p³ 3d³.\n\nLiczba elektronów: 2+2+6+1+3+3 = 17 → Z = 17 → chlor (Cl).\n\nStan podstawowy Cl: elektrony \"spadają\" do najniższych energii → 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵ (z 3d³ idą do 3s i 3p).\n\nMechanizm: jon Cl⁻\n\nCl ma 17 elektronów (Z=17). Cl⁻ = Cl + 1 elektron = 18 elektronów.\n\nReguła Madelunga (obsadzanie kolejnych podpowłok):\n1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → ...\n\nDla 18 elektronów: 1s² (2), 2s² (4), 2p⁶ (10), 3s² (12), 3p⁶ (18) ✓.\n\nKonfiguracja Cl⁻ = 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ = [Ar] (konfiguracja argonu — gazu szlachetnego).\n\nTo dlaczego chlor chętnie przyjmuje elektron (silna elektroujemność): osiąga stabilny oktet (3s² 3p⁶ = 8 elektronów walencyjnych).\n\nPunktacja CKE\n\n- 1.1. 2 pkt — wszystkie 4 informacje (symbole Si, Cl + blok p + walencyjne 4, 7).\n- 1.2. 1 pkt — n=3, l=1.\n- 1.3. 1 pkt — 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶.\n- Suma: 4 pkt.\n\nPo co to umieć\n\nKonfiguracja elektronowa = klucz do zrozumienia całej chemii:\n- Reaktywność pierwiastków zależy od elektronów walencyjnych.\n- Wiązania chemiczne = wymiana/dzielenie elektronów walencyjnych.\n- Właściwości magnetyczne — paramagnetyzm (niesparowane e) vs diamagnetyzm.\n\nKrzem (Si):\n- Drugie najczęstsze pierwiastek skorupy ziemskiej (po tlenie).\n- Półprzewodnik — fundament elektroniki, paneli słonecznych.\n- 4 elektrony walencyjne = tworzy 4 wiązania (jak węgiel).\n\nChlor (Cl):\n- Niemetal halogenowy (grupa 17).\n- NaCl = sól kuchenna.\n- HCl = kwas solny.\n- Cl₂ = gaz żółto-zielony, silny utleniacz, dezynfekcja wody (chlorowanie).\n- PVC (polichlorek winylu) — najczęściej używane tworzywo sztuczne.\n\nStany wzbudzone atomów — wykorzystywane w spektroskopii:\n- Spektroskopia atomowa identyfikuje pierwiastki po widmie emisji.\n- Lampy sodowe (żółte światło uliczne) = przejścia elektronowe w atomach Na.\n- Lasery (Nobel 1981 + 2018) — wymuszone przejścia kwantowe.\n\nAnion Cl⁻:\n- W organizmie człowieka — ~100 g (głównie w żołądku jako HCl, w osoczu, kale, pocie).\n- Niezbędny do trawienia (kwaśne środowisko żołądka).\n- W gospodarce wodnej — wraz z Na⁺ utrzymuje ciśnienie osmotyczne krwi.\n\nTypowy błąd: Pułapka 1.1 — pomylenie pierwiastka E z innym. Klucz: 8 orbitali zajętych + 6 całkowicie zapełnionych = krzem (Si, 1s²2s²2p⁶3s²3p², gdzie 3p² oznacza 2 orbitale niezapełnione w pełni). Pułapka 1.2 — niesparowane elektrony Si w stanie **podstawowym** są w 3p (nie 3s). 3s² jest całkowicie zapełnione (2 e sparowane). 3p² ma 2 niesparowane elektrony (Hund: każdy orbital po 1 e). Pułapka 1.3 — pomylenie X⁻ z X. Cl⁻ ma 18 elektronów (Cl + 1 dodany do anionu), nie 17. Konfiguracja: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶ (jak argon).","image":"img/chemia-2025-maj-matura-rozszerzona/zad-1.webp","solution_image":null,"topics":"budowa atomu, konfiguracja elektronowa, liczby kwantowe, układ okresowy, bloki s/p/d","page_from":4,"source":"ocr","answer_source":null,"answer_text_source":"ocr","solution_source":"maturaonline","text_source":"ocr","source_label":"Chemia · Matura · maj 2025 (rozszerzona)","subject_label":"Chemia","category_label":"Matura","text_html":"<p>Zadanie 1.<br>O dwóch pierwiastkach umownie oznaczonych literami E i X wiadomo, że:<br>elektrony atomu E w stanie podstawowym zajmują osiem orbitali, przy czym sześć z nich<br>jest całkowicie zapełnionych<br>konfigurację elektronową atomu X w jednym ze stanów wzbudzonych przedstawia<br>poniższy zapis.<br>↑↓<br>↑↓<br>↑↓ ↑↓ ↑↓<br>↑<br>↑<br>↑<br>↑<br>↑<br>↑<br>↑<br>1s<br>2s<br>2p<br>3s<br>3p<br>3d</p>","answer_text_html":"<p>1</p>","solutions":[{"source":"maturaonline","label":"matura-online.pl","kind":"text","html":"<p>Odpowiedź: <strong>Identyfikacja pierwiastków</strong>: <strong>E</strong>: 8 orbitali zajętych, 6 całkowicie zapełnionych. Test: - 1s²(1) + 2s²(1) + 2p⁶(3) + 3s²(1) + 3p²(2) = <strong>8 orbitali</strong>. - Zapełnione: 1s + 2s + 3×2p + 3s = <strong>6 zapełnionych</strong> ✓. - 3p² ma 2 niesparowane (reguła Hunda — każdy orbital po 1 e). - Łącznie: 14 elektronów → <strong>Z = 14 → krzem (Si)</strong>. <strong>X</strong>: konfiguracja wzbudzona 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹ 3p³ 3d³ = 2+2+6+1+3+3 = <strong>17 elektronów</strong> → <strong>Z = 17 → chlor (Cl)</strong>. Konfiguracja w stanie podstawowym Cl: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² <strong>3p⁵</strong>. <strong>1.1.</strong> Tabela: | Pierwiastek | Symbol | Blok | Elektrony walencyjne | |---|---|---|---| | E | <strong>Si</strong> | <strong>p</strong> | <strong>4</strong> (3s² 3p²) | | X | <strong>Cl</strong> | <strong>p</strong> | <strong>7</strong> (3s² 3p⁵) | Uzasadnienie: - <strong>Blok p</strong>: elektrony walencyjne wchodzą do podpowłoki <strong>p</strong> (tak dla Si: 3p², dla Cl: 3p⁵). - <strong>Elektrony walencyjne</strong> = elektrony powłoki najbardziej zewnętrznej (n=3 dla obu): Si ma 2+2=4 (3s²+3p²); Cl ma 2+5=7 (3s²+3p⁵). <strong>1.2.</strong> Liczby kwantowe niesparowanego elektronu Si (3p²): | Liczby kwantowe | Wartość | |---|---| | <strong>Główna n</strong> | <strong>3</strong> (powłoka M) | | <strong>Poboczna l</strong> | <strong>1</strong> (podpowłoka p) | W stanie podstawowym Si (1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p²) elektrony niesparowane są w <strong>3p</strong>: - Powłoka 3 (n=3). - Podpowłoka p (l=1 — z reguły: s→l=0, p→l=1, d→l=2, f→l=3). <strong>1.3.</strong> Pełna konfiguracja jonu <strong>X⁻ (Cl⁻)</strong> w stanie podstawowym: <strong>Cl⁻: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶</strong> (Lub równoważnie: [Ar] — konfiguracja argonu, gazu szlachetnego.) <strong>Uzasadnienie</strong>: - Cl: Z = 17 (17 protonów, 17 elektronów w atomie obojętnym). - Cl⁻: 1 dodatkowy elektron → <strong>18 elektronów</strong>. - 18 elektronów obsadzonych zgodnie z regułą Madelunga: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶. - To <strong>konfiguracja oktetu</strong> (powłoka walencyjna pełna) → Cl⁻ stabilny.</p>\n<p>Strona arkusza CKE z trescia zadania</p>\n<p>Klucz pojęciowy — liczby kwantowe</p>\n<p>Liczba | Symbol | Wartości | Co opisuje<br>Główna | n | 1, 2, 3, ... | Powłoka (energia, odległość od jądra)<br>Poboczna | l | 0, 1, ..., n-1 | Podpowłoka (kształt orbitalu): s, p, d, f<br>Magnetyczna | m | -l, ..., 0, ..., +l | Orientacja orbitalu w przestrzeni<br>Spinowa | m_s | +1/2 lub -1/2 | Spin elektronu</p>\n<p>Reguły obsadzania:</p>\n<ul><li>Madelung (reguła n+l): niższa n+l zapełnia się pierwsza. Przy równym n+l, niższe n.</li><li>Hund: w każdym orbitalu podpowłoki najpierw 1 elektron (równoległe spiny), potem dopiero parowanie.</li><li>Pauli: w jednym orbitalu maksymalnie 2 elektrony, o przeciwnych spinach.</li></ul>\n<p>Klucz pojęciowy — bloki układu okresowego</p>\n<p>Blok | Charakterystyka | Pierwiastki<br>s | Walencja kończy się na s | H, He, metale 1 i 2 grupy<br>p | Walencja kończy się na p | Niemetale, półmetale, niektóre metale (Al, Sn, Pb) — grupy 13-18<br>d | Walencja w d | Metale przejściowe (np. Fe, Cu, Zn)<br>f | Walencja w f | Lantanowce + aktynowce</p>\n<p>Si (krzem) = blok p, grupa 14 (IV główna). Cl (chlor) = blok p, grupa 17 (VII główna).</p>\n<p>Mechanizm: identyfikacja pierwiastka E</p>\n<p>Liczba orbitali zajętych = 8. Sprawdzamy konfiguracje:</p>\n<ul><li>1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p² → 1+1+3+1+2 = 8 ✓</li><li>1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p³ → 1+1+3+1+3 = 9 ✗</li><li>1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p¹ → 1+1+3+1+1 = 7 ✗</li></ul>\n<p>Liczba zapełnionych (orbitalów z 2 e) = 6. Sprawdzamy 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p²:</p>\n<ul><li>1s² → 1 zapełniony.</li><li>2s² → 1 zapełniony.</li><li>2p⁶ → 3 zapełnione.</li><li>3s² → 1 zapełniony.</li><li>3p² → 2 niesparowane orbitale (każdy 1 e, Hund) → 0 zapełnionych.</li><li>Suma: 1+1+3+1+0 = 6 ✓</li></ul>\n<p>Liczba elektronów: 2+2+6+2+2 = 14 → Z = 14 → krzem (Si).</p>\n<p>Mechanizm: identyfikacja pierwiastka X</p>\n<p>Stan wzbudzony: 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹ 3p³ 3d³.</p>\n<p>Liczba elektronów: 2+2+6+1+3+3 = 17 → Z = 17 → chlor (Cl).</p>\n<p>Stan podstawowy Cl: elektrony &quot;spadają&quot; do najniższych energii → 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵ (z 3d³ idą do 3s i 3p).</p>\n<p>Mechanizm: jon Cl⁻</p>\n<p>Cl ma 17 elektronów (Z=17). Cl⁻ = Cl + 1 elektron = 18 elektronów.</p>\n<p>Reguła Madelunga (obsadzanie kolejnych podpowłok):<br>1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → ...</p>\n<p>Dla 18 elektronów: 1s² (2), 2s² (4), 2p⁶ (10), 3s² (12), 3p⁶ (18) ✓.</p>\n<p>Konfiguracja Cl⁻ = 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ = [Ar] (konfiguracja argonu — gazu szlachetnego).</p>\n<p>To dlaczego chlor chętnie przyjmuje elektron (silna elektroujemność): osiąga stabilny oktet (3s² 3p⁶ = 8 elektronów walencyjnych).</p>\n<p>Punktacja CKE</p>\n<ul><li>1.1. 2 pkt — wszystkie 4 informacje (symbole Si, Cl + blok p + walencyjne 4, 7).</li><li>1.2. 1 pkt — n=3, l=1.</li><li>1.3. 1 pkt — 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶.</li><li>Suma: 4 pkt.</li></ul>\n<p>Po co to umieć</p>\n<p>Konfiguracja elektronowa = klucz do zrozumienia całej chemii:</p>\n<ul><li>Reaktywność pierwiastków zależy od elektronów walencyjnych.</li><li>Wiązania chemiczne = wymiana/dzielenie elektronów walencyjnych.</li><li>Właściwości magnetyczne — paramagnetyzm (niesparowane e) vs diamagnetyzm.</li></ul>\n<p>Krzem (Si):</p>\n<ul><li>Drugie najczęstsze pierwiastek skorupy ziemskiej (po tlenie).</li><li>Półprzewodnik — fundament elektroniki, paneli słonecznych.</li><li>4 elektrony walencyjne = tworzy 4 wiązania (jak węgiel).</li></ul>\n<p>Chlor (Cl):</p>\n<ul><li>Niemetal halogenowy (grupa 17).</li><li>NaCl = sól kuchenna.</li><li>HCl = kwas solny.</li><li>Cl₂ = gaz żółto-zielony, silny utleniacz, dezynfekcja wody (chlorowanie).</li><li>PVC (polichlorek winylu) — najczęściej używane tworzywo sztuczne.</li></ul>\n<p>Stany wzbudzone atomów — wykorzystywane w spektroskopii:</p>\n<ul><li>Spektroskopia atomowa identyfikuje pierwiastki po widmie emisji.</li><li>Lampy sodowe (żółte światło uliczne) = przejścia elektronowe w atomach Na.</li><li>Lasery (Nobel 1981 + 2018) — wymuszone przejścia kwantowe.</li></ul>\n<p>Anion Cl⁻:</p>\n<ul><li>W organizmie człowieka — ~100 g (głównie w żołądku jako HCl, w osoczu, kale, pocie).</li><li>Niezbędny do trawienia (kwaśne środowisko żołądka).</li><li>W gospodarce wodnej — wraz z Na⁺ utrzymuje ciśnienie osmotyczne krwi.</li></ul>\n<p>Typowy błąd: Pułapka 1.1 — pomylenie pierwiastka E z innym. Klucz: 8 orbitali zajętych + 6 całkowicie zapełnionych = krzem (Si, 1s²2s²2p⁶3s²3p², gdzie 3p² oznacza 2 orbitale niezapełnione w pełni). Pułapka 1.2 — niesparowane elektrony Si w stanie <strong>podstawowym</strong> są w 3p (nie 3s). 3s² jest całkowicie zapełnione (2 e sparowane). 3p² ma 2 niesparowane elektrony (Hund: każdy orbital po 1 e). Pułapka 1.3 — pomylenie X⁻ z X. Cl⁻ ma 18 elektronów (Cl + 1 dodany do anionu), nie 17. Konfiguracja: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶ (jak argon).</p>"}]}