Czym różni się powłoka od podpowłoki i orbitalu?

Powłoka to zbiór stanów o tym samym n, podpowłoka – zbiór orbitali o tych samych n i l, a orbital to pojedynczy stan opisany liczbami n, l i ml. Na przykład trzecia powłoka ma podpowłoki 3s, 3p i 3d, a w podpowłoce 3p są trzy orbitale. Każdy z nich mieści najwyżej dwa elektrony.

Jak szybko zapisać konfigurację elektronową jonu?

Najpierw policz elektrony: dla kationu odejmij ładunek od Z, dla anionu dodaj. Anion zapisujesz, wypełniając podpowłoki w kolejności energii. Kation zapisujesz od konfiguracji atomu: usuwasz elektrony najpierw z podpowłok o największym n (4p, potem 4s), a dopiero potem z 3d. Na koniec sprawdź, czy suma indeksów górnych zgadza się z liczbą elektronów.

Dlaczego chrom i miedź mają niezwykłe konfiguracje?

Obie konfiguracje mają jeden elektron na 4s i zapełnioną w połowie lub całkowicie podpowłokę 3d: chrom 3d⁵ 4s¹, miedź 3d¹⁰ 4s¹. Taki układ ma niższą energię niż 3d⁴ 4s² albo 3d⁹ 4s². Konfiguracje tych dwóch atomów zapisujesz właśnie w tej postaci.

Czy w schemacie klatkowym ważne jest, w którą stronę wskazują strzałki?

Tak. Dwie strzałki w jednej klatce mają przeciwne zwroty, bo to elektrony o różnym spinie. Elektrony niesparowane w osobnych klatkach mają zwroty zgodne. Zapis sprzeczny z którąś z tych zasad oznacza naruszenie zakazu Pauliego albo reguły Hunda.

Co wynika z numeru grupy dla elektronów walencyjnych?

Dla pierwiastków grup 1.–2. liczba elektronów walencyjnych jest równa numerowi grupy, a dla grup 13.–18. (poza helem, który ma dwa) – numerowi pomniejszonemu o 10. Dla bloku d trzeba jednak policzyć elektrony 3d i 4s, więc numer grupy nie wystarcza i konfigurację zapisujesz osobno.

Matura 2027 · chemia, poziom rozszerzony

Budowa atomu: konfiguracja elektronowa, liczby kwantowe i orbitale

Podstawa programowa wymaga, żebyś opisywał stan elektronu liczbami kwantowymi, rozmieszczał elektrony na orbitalach zgodnie z zakazem Pauliego i regułą Hunda oraz zapisywał konfiguracje elektronowe atomów do Z = 38 i ich jonów: pełne, skrócone i klatkowe. Tak przygotujesz się do tej części matury z chemii na poziomie rozszerzonym.

Na maturze 2023–2026: w każdej z 4 sesji, zadań: 6.

Podstawa programowa: chemia

Podstawa programowa (zakres rozszerzony): dział II „Budowa atomu”, pkt 1–3

Pokaż wymagania

II.1interpretuje wartości liczb kwantowych; opisuje stan elektronu w atomie za pomocą liczb kwantowych; stosuje pojęcia: powłoka, podpowłoka, stan orbitalny, spin elektronu;
II.2stosuje zasady rozmieszczania elektronów na orbitalach (zakaz Pauliego i regułę Hunda) w atomach pierwiastków wieloelektronowych;
II.3pisze konfiguracje elektronowe atomów pierwiastków do Z=38 oraz ich jonów o podanym ładunku, uwzględniając przynależność elektronów do podpowłok (zapisy konfiguracji: pełne, skrócone i schematy klatkowe);

Dz.U. 2024 poz. 1019 · w arkuszach 2023–2026: w każdej z 4 sesji

Strona sprawdzona 31 października 2026.

W skrócie

najważniejsze w kilku zdaniach

Stan elektronu opisują cztery liczby kwantowe: główna $n$ , poboczna $l$ , magnetyczna $m_{\mathrm{l}}$ i spinowa $m_{\mathrm{s}}$ .
Poboczna liczba kwantowa przyjmuje wartości od 0 do $n - 1$ i wyznacza podpowłokę: s, p, d albo f.
Na jednym orbitalu mieszczą się najwyżej dwa elektrony o przeciwnych spinach (zakaz Pauliego).
Orbitale jednej podpowłoki zapełniasz najpierw pojedynczymi elektronami o zgodnych spinach (reguła Hunda).
Kation traci elektrony z podpowłok o największej głównej liczbie kwantowej, więc z 4s odchodzą przed 3d.

Egzamin maturalny z chemii na poziomie rozszerzonym trwa 180 minut; za cały arkusz można uzyskać 60 punktów. W arkuszu jest około 45 poleceń: zadania zamknięte (wielokrotnego wyboru, prawda–fałsz, na dobieranie) i otwarte (z luką, krótkiej i rozszerzonej odpowiedzi), w tym co najmniej jedno zadanie problemowe za 4–5 punktów. Podczas egzaminu możesz korzystać z „Wybranych wzorów i stałych fizykochemicznych”, linijki i kalkulatora naukowego.

Liczby kwantowe: adres elektronu w atomie

Główna liczba kwantowa $n$ (1, 2, 3, …) numeruje powłokę. Poboczna liczba kwantowa $l$ przyjmuje wartości od 0 do $n - 1$ i wyznacza podpowłokę: $l = 0$ to s, $l = 1$ to p, $l = 2$ to d, $l = 3$ to f. Magnetyczna liczba kwantowa $m_{\mathrm{l}}$ przebiega wartości od $-l$ do $+l$ i numeruje orbital w podpowłoce, a spinowa $m_{\mathrm{s}}$ przyjmuje dwie wartości, $+\tfrac{1}{2}$ i $-\tfrac{1}{2}$ , czyli opisuje dwa spiny elektronu.

Stan orbitalny jest określony trzema pierwszymi liczbami, a stan elektronu – wszystkimi czterema. Podpowłoka o danym $l$ ma $2l + 1$ orbitali, więc mieści $2(2l + 1)$ elektronów. Powłoka o numerze $n$ składa się z $n^2$ orbitali i mieści $2n^2$ elektronów: kolejne powłoki od pierwszej do czwartej kolejno 2, 8, 18 i 32.

Podpowłoka	$l$	Wartości $m_{\mathrm{l}}$	Orbitale	Maks. elektronów
s	0	0	1	2
p	1	−1, 0, +1	3	6
d	2	−2, −1, 0, +1, +2	5	10
f	3	−3 … +3	7	14

Zakaz Pauliego, reguła Hunda i kolejność zapełniania

Zakaz Pauliego mówi, że w atomie nie ma dwóch elektronów o tych samych wartościach wszystkich czterech liczb kwantowych. Skoro dwa elektrony w jednym orbitalu mają to samo $n$ , $l$ i $m_{\mathrm{l}}$ , muszą różnić się spinem. Dlatego orbital mieści co najwyżej dwa elektrony, a dwa elektrony na jednym orbitalu nazywasz sparowanymi.

Reguła Hunda dotyczy orbitali o tej samej energii, czyli orbitali jednej podpowłoki. Elektrony zajmują je najpierw pojedynczo i mają wtedy zgodne spiny; dopiero gdy każdy orbital jest zajęty, dopisujesz drugie elektrony. Taki układ ma najniższą energię i ustala liczbę elektronów niesparowanych.

W atomach wieloelektronowych podpowłoki zapełniasz w kolejności rosnącej energii: najpierw 1s i 2s, potem 2p, 3s i 3p, następnie 4s przed 3d, dalej 4p, 5s, 4d i 5p. W praktyce porządkujesz je według rosnącej sumy $n + l$ , a przy równej sumie według rosnącego $n$ . Podpowłoka 4s leży więc niżej niż 3d.

Konfiguracje atomów i jonów, schematy klatkowe

Konfigurację zapisujesz w postaci pełnej, np. dla atomu siarki ( $Z = 16$ ) $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^4$ , albo skrótem z symbolem poprzedzającego gazu szlachetnego: $[\mathrm{Ne}]\,3s^2 3p^4$ . W zapisie klatkowym każdy orbital to osobna klatka, a elektron to strzałka; dwie strzałki w jednej klatce mają przeciwne zwroty, a elektrony niesparowane w sąsiednich klatkach – ten sam.

Atomy chromu i miedzi odstępują od kolejności zapełniania: chrom ma $[\mathrm{Ar}]\,3d^5 4s^1$ , miedź $[\mathrm{Ar}]\,3d^{10} 4s^1$ . W stanie podstawowym oba atomy mają tylko jeden elektron na 4s, a podpowłokę 3d zapełnioną w połowie (chrom) albo całkowicie (miedź). Te dwie konfiguracje zapamiętaj jako wyjątki od kolejności zapełniania.

Konfigurację jonu piszesz od konfiguracji atomu. Kation traci elektrony z podpowłok o największej głównej liczbie kwantowej: atom żelaza ( $Z = 26$ ) ma $[\mathrm{Ar}]\,3d^6 4s^2$ , a jon $\ce{Fe^2+}$ ma 24 elektrony i konfigurację $[\mathrm{Ar}]\,3d^6$ , bo odchodzą oba elektrony z 4s. Anion przyjmuje elektrony na najniżej położone niezapełnione podpowłoki.

Elektrony walencyjne i niesparowane

Dla pierwiastków bloku s i p elektrony walencyjne leżą na podpowłokach o największym $n$ . Dla bloku d liczysz do nich także elektrony podpowłoki d o numerze o jeden mniejszym, bo biorą udział w tworzeniu wiązań. Liczbę elektronów niesparowanych odczytujesz ze schematu klatkowego: elektron jest niesparowany, gdy sam zajmuje klatkę.

Liczbę elektronów jonu wyznaczasz z liczby atomowej: odejmujesz ładunek kationu albo dodajesz wartość ładunku anionu. Dzięki temu sprawdzasz, czy zapis konfiguracji ma właściwą sumę elektronów. Na przykład jon z dwoma elektronami mniej niż atom żelaza ma ich 24, a nie 26, i ta liczba musi się zgadzać z sumą indeksów górnych w zapisie.

Atom	Z	Konfiguracja skrócona	Elektrony walencyjne	Niesparowane
węgiel	6	$[\mathrm{He}]\,2s^2 2p^2$	4	2
mangan	25	$[\mathrm{Ar}]\,3d^5 4s^2$	7	5
żelazo	26	$[\mathrm{Ar}]\,3d^6 4s^2$	8	4
miedź	29	$[\mathrm{Ar}]\,3d^{10} 4s^1$	11	1

Pojęcia

liczba kwantowa: Liczba całkowita lub połówkowa opisująca stan elektronu w atomie: główna $n$ , poboczna $l$ , magnetyczna $m_{\mathrm{l}}$ i spinowa $m_{\mathrm{s}}$ .
powłoka: Zbiór stanów elektronowych o tej samej głównej liczbie kwantowej $n$ ; mieści $2n^2$ elektronów.
podpowłoka: Zbiór orbitali o tych samych liczbach $n$ i $l$ , oznaczany literą s, p, d lub f.
stan orbitalny: Stan opisany trzema liczbami kwantowymi $n$ , $l$ i $m_{\mathrm{l}}$ ; w jednym takim stanie mieszczą się najwyżej dwa elektrony.
spin elektronu: Własność elektronu opisana spinową liczbą kwantową $+\tfrac{1}{2}$ albo $-\tfrac{1}{2}$ , rysowana jako strzałka w górę lub w dół.
zakaz Pauliego: W atomie żadne dwa elektrony nie mają jednakowych wartości wszystkich czterech liczb kwantowych.
reguła Hunda: Orbitale o tej samej energii zapełniają się najpierw pojedynczo, elektronami o zgodnych spinach.
konfiguracja elektronowa: Opis rozmieszczenia elektronów atomu lub jonu na podpowłokach, w formie pełnej, skróconej albo klatkowej.
schemat klatkowy: Graficzny zapis konfiguracji: klatka oznacza orbital, a strzałka elektron o danym spinie.

Zadanie z matury

źródło: CKE

Prawdziwe zadanie z arkusza CKE, słowo w słowo, z materiałem źródłowym. Rozwiąż je, zanim zajrzysz do wyjaśnienia.

Zadanie z arkusza CKEmatura

Matura 2025, chemia (poziom rozszerzony), zadanie 1.3

Zadanie 1.3. (0–1)

O dwóch pierwiastkach umownie oznaczonych literami E i X wiadomo, że: • elektrony atomu E w stanie podstawowym zajmują osiem orbitali, przy czym sześć z nich jest całkowicie zapełnionych • konfigurację elektronową atomu X w jednym ze stanów wzbudzonych przedstawia poniższy zapis.Przedstaw pełną konfigurację elektronową jonu $\mathbf{X^-}$ w stanie podstawowym. Zastosuj zapis konfiguracji elektronowej z uwzględnieniem podpowłok.

Źródło: CKE, egzamin maturalny 2025, chemia, poziom rozszerzony (arkusz MCHP-⁠R0-⁠100-⁠2505), zadanie 1.3. Rozwiązanie — według zasad oceniania CKE. · Arkusz na stronie CKE

Zadanie z arkusza CKEmatura

Matura 2023, chemia (poziom rozszerzony), zadanie 1.3

Zadanie 1.3. (0–1)

O dwóch pierwiastkach umownie oznaczonych literami A i X wiadomo, że: • należą do tego samego bloku konfiguracyjnego • liczba masowa jednego z izotopów pierwiastka A jest dwa razy większa od jego liczby atomowej i jest równa liczbie atomowej niklu • suma elektronów, neutronów i protonów w atomie jednego z izotopów pierwiastka X jest równa 114, a liczba nukleonów jest równa 79. Wpisz do tabeli wartości liczb kwantowych opisujących stan energetyczny niesparowanego elektronu walencyjnego atomu X (w stanie podstawowym).

Liczby kwantowe	Główna liczba kwantowa $n$	Poboczna liczba kwantowa $l$
Wartości liczb kwantowych

Źródło: CKE, egzamin maturalny 2023, chemia, poziom rozszerzony (arkusz MCHP-⁠R0-⁠100-⁠2305), zadanie 1.3. Rozwiązanie — według zasad oceniania CKE. · Arkusz na stronie CKE

Sprawdź się

sprawdzisz od razu

Zaznacz lub wpisz odpowiedź i sprawdź ją od razu: pod zadaniem zobaczysz wyjaśnienie. Jak ocenia CKE: w zadaniu obliczeniowym liczy się metoda, wynik z jednostką i poprawne zaokrąglenie — zwykle do trzech cyfr znaczących. Równanie reakcji musi być zapisane w formie, o którą prosi polecenie (cząsteczkowej, jonowej albo jonowej skróconej), z poprawnymi współczynnikami.

zadanie Kleksy

Zadanie 1. (0–1)

Dokończ zdanie. Wybierz właściwą odpowiedź spośród podanych. Liczba elektronów niesparowanych w jonie

\ce{Fe^3+}

w stanie podstawowym (

Z = 26

) jest równa

Zadanie przygotowane do tej strony – wyjaśnienie Kleksy.

zadanie Kleksy

Zadanie 2. (0–1)

Dla orbitali i elektronów w atomie Oceń prawdziwość zdań. Wybierz P, jeśli zdanie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.

elektron na podpowłoce 4p ma poboczną liczbę kwantową równą 1.

w atomie może istnieć podpowłoka oznaczona 3f.

Zadanie przygotowane do tej strony – wyjaśnienie Kleksy.

zadanie Kleksy

Zadanie 3. (0–1)

Przyporządkuj atomom w stanie podstawowym liczbę elektronów niesparowanych. Wybierz odpowiedź spośród A–D.

Liczba elektronów niesparowanych

Atom

1azot (

Z = 7

)

2tlen (

Z = 8

)

3fluor (

Z = 9

)

Zadanie przygotowane do tej strony – wyjaśnienie Kleksy.

Więcej zadań: rozwiąż za darmo cały arkusz CKE z maja 2026 roku

Częste pomyłki

tu najłatwiej stracić punkt

Zdejmowanie elektronów kationu z podpowłoki 3d zamiast z 4s. Kation traci elektrony z podpowłoki o największym $n$ , więc $\ce{Fe^2+}$ ma $[\mathrm{Ar}]\,3d^6$ , a nie $[\mathrm{Ar}]\,3d^4 4s^2$ .
Wpisywanie w klatkach niesparowanych elektronów strzałek o przeciwnych zwrotach. Według reguły Hunda elektrony w osobnych klatkach tej samej podpowłoki mają spiny zgodne.
Pisanie skróconej konfiguracji, gdy polecenie prosi o pełną. Skrót z symbolem gazu szlachetnego uznajesz za poprawny tylko wtedy, gdy zadanie na niego pozwala.
Liczenie elektronów walencyjnych bloku d wyłącznie z podpowłoki s o największym $n$ . Elektrony $3d$ chromu czy manganu też uczestniczą w tworzeniu wiązań.

Zapamiętaj

Podpowłoka o liczbie $l$ ma $2l + 1$ orbitali, a powłoka $n$ ma $n^2$ orbitali i mieści $2n^2$ elektronów.
Orbital mieści najwyżej dwa elektrony o przeciwnych spinach; orbitale jednej podpowłoki zapełniasz najpierw pojedynczo.
Podpowłoki zapełniasz według rosnącej sumy $n + l$ , więc 4s przed 3d; kation traci elektrony z podpowłoki o największym $n$ .
Liczba elektronów jonu to $Z$ pomniejszone o ładunek kationu albo powiększone o wartość ładunku anionu.

Pytania i odpowiedzi

1.Czym różni się powłoka od podpowłoki i orbitalu?+
Odp.:Powłoka to zbiór stanów o tym samym $n$ , podpowłoka – zbiór orbitali o tych samych $n$ i $l$ , a orbital to pojedynczy stan opisany liczbami $n$ , $l$ i $m_{\mathrm{l}}$ . Na przykład trzecia powłoka ma podpowłoki 3s, 3p i 3d, a w podpowłoce 3p są trzy orbitale. Każdy z nich mieści najwyżej dwa elektrony.
2.Jak szybko zapisać konfigurację elektronową jonu?+
Odp.:Najpierw policz elektrony: dla kationu odejmij ładunek od $Z$ , dla anionu dodaj. Anion zapisujesz, wypełniając podpowłoki w kolejności energii. Kation zapisujesz od konfiguracji atomu: usuwasz elektrony najpierw z podpowłok o największym $n$ (4p, potem 4s), a dopiero potem z 3d. Na koniec sprawdź, czy suma indeksów górnych zgadza się z liczbą elektronów.
3.Dlaczego chrom i miedź mają niezwykłe konfiguracje?+
Odp.:Obie konfiguracje mają jeden elektron na 4s i zapełnioną w połowie lub całkowicie podpowłokę 3d: chrom $3d^5 4s^1$ , miedź $3d^{10} 4s^1$ . Taki układ ma niższą energię niż $3d^4 4s^2$ albo $3d^9 4s^2$ . Konfiguracje tych dwóch atomów zapisujesz właśnie w tej postaci.
4.Czy w schemacie klatkowym ważne jest, w którą stronę wskazują strzałki?+
Odp.:Tak. Dwie strzałki w jednej klatce mają przeciwne zwroty, bo to elektrony o różnym spinie. Elektrony niesparowane w osobnych klatkach mają zwroty zgodne. Zapis sprzeczny z którąś z tych zasad oznacza naruszenie zakazu Pauliego albo reguły Hunda.
5.Co wynika z numeru grupy dla elektronów walencyjnych?+
Odp.:Dla pierwiastków grup 1.–2. liczba elektronów walencyjnych jest równa numerowi grupy, a dla grup 13.–18. (poza helem, który ma dwa) – numerowi pomniejszonemu o 10. Dla bloku d trzeba jednak policzyć elektrony 3d i 4s, więc numer grupy nie wystarcza i konfigurację zapisujesz osobno.

Zobacz też

Wszystkie tematy matury z chemii

Źródła

Serwis nie jest związany z Centralną Komisją Egzaminacyjną. Zadania oznaczone „CKE” pochodzą z arkuszy CKE; objaśnienia do nich i pozostałe zadania na stronie napisaliśmy sami.

Strona sprawdzona 31 października 2026.

Zadanie ostatnie.

Rozwiąż za darmo cały arkusz CKE z matury z chemii (poziom rozszerzony) z maja 2026 roku – 180 minut, jak na egzaminie. Po oddaniu zobaczysz wynik i to, w którym dziale tracisz punkty.

Rozwiąż arkusz za darmo