MCHP-R0-100-2605 • Otwarte krótkie • 3 pkt • Trudność: ★★★☆☆

Zadanie 1

Matura z chemii, maj 2026, poziom rozszerzony

Wymaganie:

I. Atomy, cząsteczki i stechiometria chemiczna — budowa atomu, konfiguracja elektronowa atomów pierwiastków bloków s, p i d, reguła Hunda i zakaz Pauliego, bloki konfiguracyjne, stopnie utlenienia.

Treść zadania

Informacja do zadań 1.–3.

O dwóch pierwiastkach oznaczonych literami A i Q wiadomo, że:

pierwiastek A jest metalem o liczbie atomowej mniejszej od 36,
pierwiastek Q jest niemetalem, który występuje w postaci dwuatomowych cząsteczek i jest głównym składnikiem powietrza.

W atomie pierwiastka A w stanie podstawowym wszystkie elektrony biorące udział w tworzeniu wiązań są niesparowane, a ich liczba jest o jeden większa od liczby elektronów walencyjnych w atomie pierwiastka Q.

1.1. (0–2) Uzupełnij tabelę. Wpisz dla każdego z pierwiastków A i Q: symbol chemiczny, symbol bloku konfiguracyjnego oraz maksymalny stopień utlenienia.

1.2. (0–1) Napisz konfigurację tych elektronów atomu A w stanie podstawowym, które mogą uczestniczyć w tworzeniu wiązań. Zastosuj schemat klatkowy (graficzny). Uwzględnij numery powłok i symbole podpowłok.

Źródło: arkusz CKE MCHP-R0-100-2605. Otwórz oryginalny PDF

Rozwiązanie

Identyfikacja pierwiastków

Pierwiastek Q — niemetal tworzący cząsteczki dwuatomowe i będący głównym składnikiem powietrza (ok. 78%) to azot, N. Ma 5 elektronów walencyjnych ( $2 s^{2} 2 p^{3}$ ).

Pierwiastek A — metal o $Z < 36$ , w którego atomie liczba niesparowanych elektronów wiążących wynosi $5 + 1 = 6$ . Konfiguracja z sześcioma niesparowanymi elektronami to $[Ar] 3 d^{5} 4 s^{1}$ — czyli chrom, Cr ( $Z = 24$ ), z tzw. promocją elektronową dającą półzapełnioną podpowłokę $3 d$ .

1.1.

	Symbol chemiczny	Symbol bloku konfiguracyjnego	Maksymalny stopień utlenienia
Pierwiastek A	Cr (chrom)	d	VI (+VI, 6)
Pierwiastek Q	N (azot)	p	V (+V, 5)

1.2.

Elektrony mogące uczestniczyć w tworzeniu wiązań to elektrony podpowłok 3d i 4s:

$Cr : [Ar] 3 d^{5} 4 s^{1}$

Zapis klatkowy (wszystkie sześć elektronów niesparowanych, o zgodnym spinie):

      3d                          4s
 ┌──┬──┬──┬──┬──┐              ┌──┐
 │ ↑│ ↑│ ↑│ ↑│ ↑│              │ ↑│
 └──┴──┴──┴──┴──┘              └──┘

(Równoważny jest zapis z odwróconą kolejnością: najpierw $4 s$ , potem $3 d$ .)

Typowy błąd / pułapka

Największa pułapka: konfiguracja chromu jest wyjątkiem od reguły zapełniania. Zgodnie ze schematem powinno być $3 d^{4} 4 s^{2}$ , ale rzeczywista konfiguracja to $3 d^{5} 4 s^{1}$ — półzapełniona podpowłoka $d$ jest energetycznie korzystniejsza. Bez tego wyjątku warunek „sześć niesparowanych elektronów" nie zostałby spełniony.

Drugi wyjątek tej samej rodziny to miedź: $[Ar] 3 d^{10} 4 s^{1}$ zamiast $3 d^{9} 4 s^{2}$ . Oba warto znać na pamięć.

W 1.1 przy pierwiastku Q nie wolno pisać „N₂". Klucz CKE wprost zastrzega, że zapis cząsteczki zamiast symbolu pierwiastka unieważnia cały wiersz. Pytanie dotyczy pierwiastka, nie substancji.

Maksymalny stopień utlenienia azotu to V, nie III. Wynika z liczby elektronów walencyjnych (5), a nie z typowej wartościowości. Przykład związku: HNO₃ i N₂O₅.

Blok konfiguracyjny to nie grupa ani okres. Blok wyznacza podpowłoka, na którą wchodzi ostatni elektron: s, p, d albo f. Chrom to blok d, azot — blok p.

W 1.2 elektrony niesparowane muszą mieć zgodny spin — wszystkie strzałki w tę samą stronę (reguła Hunda). Klucz CKE zwraca na to uwagę osobno.

Nie zapisuj pełnej konfiguracji zamiast fragmentu. Polecenie prosi o elektrony mogące uczestniczyć w tworzeniu wiązań — czyli $3 d$ i $4 s$ , a nie cały rdzeń argonowy.

Treść zadania (CKE)

Zadanie 1 — chemia 2026, poziom rozszerzony, arkusz CKE — Fragment arkusza CKE MCHP-R0-100-A-2605 — zadanie 1. Na podstawie: CKE, matura maj 2026, chemia PR Oryginalny PDF CKE

Jak rozszyfrować pierwiastek z opisu

Wskazówka z treści	Wniosek
niemetal, cząsteczki dwuatomowe, główny składnik powietrza	azot N (78% objętości powietrza)
azot ma 5 elektronów walencyjnych	liczba szukana dla A: $5 + 1 = 6$
metal, $Z < 36$ , 6 niesparowanych elektronów wiążących	tylko $3 d^{5} 4 s^{1}$ → chrom Cr, $Z = 24$

Dwa wyjątki konfiguracyjne, które trzeba znać

Pierwiastek	Konfiguracja „ze schematu”	Rzeczywista	Powód
chrom (Z = 24)	$3 d^{4} 4 s^{2}$	$3 d^{5} 4 s^{1}$	półzapełniona podpowłoka $d$
miedź (Z = 29)	$3 d^{9} 4 s^{2}$	$3 d^{10} 4 s^{1}$	całkowicie zapełniona podpowłoka $d$

Podobne odstępstwa występują też u molibdenu, srebra i złota — na maturze pytają jednak niemal wyłącznie o chrom i miedź.

Bloki konfiguracyjne

Blok	Ostatni elektron	Grupy układu okresowego	Przykłady
s	podpowłoka $s$	1–2	H, Na, Ca
p	podpowłoka $p$	13–18	N, O, Cl
d	podpowłoka $d$	3–12	Cr, Fe, Cu
f	podpowłoka $f$	lantanowce, aktynowce	Ce, U

Maksymalny stopień utlenienia

Blok	Reguła	Przykład
s i p	= liczba elektronów walencyjnych = numer grupy (dla 1–2) lub numer grupy − 10	N: 5 elektronów → V (HNO₃)
d	= suma elektronów $(n - 1) d + n s$	Cr: 5 + 1 = 6 → VI (K₂CrO₄, K₂Cr₂O₇)

Uwaga na wyjątki w bloku d: żelazo ma 8 elektronów $3 d^{6} 4 s^{2}$ , ale maksymalny stopień utlenienia to zwykle podawany III (choć znane są związki na +VI). Chrom natomiast realizuje pełne +VI w powszechnie znanych chromianach.

Trzy reguły zapełniania orbitali

Reguła	Treść
zakaz Pauliego	w jednym orbitalu najwyżej 2 elektrony, o przeciwnych spinach
reguła Hunda	w podpowłoce najpierw po jednym elektronie na każdy orbital, o zgodnym spinie
reguła Aufbau (n+l)	kolejność zapełniania: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d…

Chrom łamie regułę Aufbau właśnie po to, by zmaksymalizować liczbę elektronów o zgodnym spinie zgodnie z regułą Hunda.

Punktacja CKE

1.1. 2 pkt — poprawne uzupełnienie obu wierszy (symbol, blok, maksymalny stopień utlenienia); 1 pkt — poprawny jeden wiersz w całości albo dwie poprawne kolumny (symbole + bloki lub symbole + stopnie utlenienia).
1.2. 1 pkt — poprawny zapis klatkowy elektronów $3 d$ i $4 s$ chromu, z numerami powłok, symbolami podpowłok i zgodnymi spinami.
Razem: 3 pkt.

Rozumiesz, jak to rozwiązać?

Przećwicz podobne typy zadań w aplikacji

matury-online.pl ma tysiące zadań pogrupowanych po dziedzinach. Sprawdź, czy temat „konfiguracja elektronowa, bloki konfiguracyjne, maksymalny stopien utlenienia, chrom, schemat klatkowy" zrobisz samodzielnie.

Otwórz matury-online.pl