Budowa atomu i konfiguracja elektronowa na maturę z chemii

Jądro i elektrony

Atom ma jądro z protonów i neutronów oraz elektrony. Liczba atomowa Z to liczba protonów (w obojętnym atomie także elektronów), a liczba masowa A to suma protonów i neutronów, więc liczba neutronów to A − Z. Przykład: ⁵⁶₂₆Fe ma 26 protonów, 26 elektronów i 30 neutronów. Izotopy mają tę samą liczbę Z i różne A. Masa atomowa w układzie okresowym to średnia z uwzględnieniem składu izotopowego, dlatego dla chloru wynosi około 35,5 u.

Liczby kwantowe

• n, główna: numer powłoki.
• l, poboczna: podpowłoka, od 0 do n − 1 (0 to s, 1 to p, 2 to d).
• m, magnetyczna: od −l do +l; tyle wartości, ile orbitali w podpowłoce (s: 1, p: 3, d: 5).
• m_s, magnetyczna spinowa: +1/2 albo −1/2.

Zasady zapełniania orbitali

• Zakaz Pauliego: w atomie nie ma dwóch elektronów o tych samych czterech liczbach kwantowych, więc na orbitalu mieszczą się najwyżej 2 elektrony o przeciwnych spinach. Podpowłoka s mieści 2 elektrony, p 6, d 10.
• Reguła Hunda: elektrony obsadzają najpierw pojedynczo wszystkie orbitale danej podpowłoki (spiny równoległe), a dopiero potem tworzą pary.
• Kolejność zapełniania: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s.

Zapisy konfiguracji

Podstawa wymaga konfiguracji atomów do Z = 38 i ich jonów w trzech zapisach: pełnym, skróconym i klatkowym. Przykład żelaza (Z = 26):

• pełny: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶ 4s²,
• skrócony: [Ar] 3d⁶ 4s²,
• jon Fe²⁺: [Ar] 3d⁶, bo atom metalu traci najpierw elektrony 4s.

Wyjątki z przeniesieniem elektronu z 4s na 3d: chrom [Ar] 3d⁵ 4s¹ i miedź [Ar] 3d¹⁰ 4s¹.

Konfiguracja a układ okresowy

• Numer okresu to najwyższa wartość n.
• Blok s to grupy 1-2 (oraz hel), blok p to grupy 13-18, blok d to grupy 3-12.
• W grupie promień atomowy rośnie w dół, a energia jonizacji maleje; w okresie promień zwykle maleje w prawo.

Na co uważać

• Przy kationach metali bloku d usuwaj najpierw elektrony 4s, nie 3d.
• Niesparowane elektrony licz ze schematu klatkowego.
• Czytaj opis pierwiastka do końca. W 2026 r. częstym błędem było uznanie głównego składnika powietrza za tlen, choć chodziło o azot.

W 2026 r. polecenie o blokach konfiguracyjnych i stopniach utlenienia zdający rozwiązali średnio na 67%, o rozmieszczaniu elektronów i konfiguracjach na 61%, a zadanie o izotopach i reakcjach jądrowych na 50%. Układ okresowy w tablicach CKE podaje liczbę atomową, masę atomową i elektroujemność, ale nie konfiguracje (hasło Wzory i stałe fizykochemiczne). Cały arkusz opisuje hasło Chemia rozszerzona: arkusz.

Źródło: podstawa programowa z 2024 r. (chemia, zakres rozszerzony, dział II), informator CKE o egzaminie z chemii i sprawozdanie CKE z egzaminu z chemii w 2026 r. Informator o egzaminie z chemii (CKE, PDF, nowa karta) Sprawozdanie z chemii 2026 (CKE, PDF, nowa karta)