Jak mocno pokryły się formuły na maturze z chemii 2023?

Wielu maturzystów, nauczycieli i korepetytorów zastanawia się nad tym, jakie różnice reprezentują między sobą obecne formuły. W końcu na ich rozmieszczenie na stronie CKE przeznaczono dwie osobne zakładki: formuła 2015 oznaczona jest archaiczną żółcią, zaś najnowsza formuła 2023 nowatorskim fioletem. Żeby wychwycić istotne różnice, zbierzmy w jedno miejsce opublikowane przez CKE treści.

Materiały do formuły 2023

Również materiały, które pojawiały się stricte od CKE, kierowane były z dedykacją do konkretnej podstawy, co sugerowało konkretne różnice między nimi. I tak w przypadku formuły 2023, dla obecnych absolwentów 4-letniego liceum zaprezentowano:

  • Informator maturalny CKE opublikowany w 2021 roku – LINK 
  • Arkusz pokazowy 2022 marzec – LINK
  • Materiały dodatkowe na temat elektrochemii
  • Arkusz diagnostyczny 2022 grudzień – LINK
  • Zbiór zadań problemowych – LINK

Materiały do formuły 2015

W przypadku podstawy 2015, najnowszymi sugerowanymi materiałami były oficjalne arkusze egzaminacyjne CKE opublikowane w latach 2013-2022. Dawało to łącznie sporą różnorodność: 

  • 8 arkuszy „majowych”, lub innymi słowy z terminu głównego
  • 8 arkuszy „dodatkowych” zwanych również czerwcowymi, choć jeden z nich, ze względu na pandemię COVID-19, został przesunięty na lipiec
  • 3 arkusze próbne – z 2013., 2014 i 2021 roku
  • Informator z 2014 roku
  • Zbiór zadań CKE z 2015 roku

Łącznie 20 arkuszy próbnych oraz zbiór zawierający nieco więcej zadań niż standardowa objętość arkusza. Pomimo skupienia w publikacjach na formule 2023 różnice w ilości treści wspierających przygotowania maturalne były znaczące.

Zapowiadane różnice między formułą 2015 a formułą 2023

Patrząc na zebrane powyżej dokumenty można pomyśleć, że obydwie formuły są odgrodzone przynajmniej jakąś kotarą, jeśli nie solidnie ułożoną barykadą. Różnice te podkreślał fakt, że wymagania egzaminacyjne zawarte w podstawach programowych również wykazywały pewne różnice między sobą. Nie można też zapomnieć o tym, że w formule 2023 maturzystów w kilku opublikowanych treściach częstowano nowym typem zadań. Mowa tutaj o zadaniach problemowych, o które potocznie tytułowano „to za 4 punkty”. Stresu nie szczędziło też kilkukrotne posługiwanie się bardziej zaawansowaną treścią wprowadzającą niż do tej pory, jaką stanowiły wybrane techniki spektroskopii i generalnie analizy chemicznej. Wszystkie te nowości sugerowały, że matura z chemii to nie przelewki. Trzeba się do niej solidnie przygotować, by uzyskać satysfakcjonujący wynik.

Arkusz grudniowy dla wielu absolwentów 4-letniego liceum był przysłowiowym „gwoździem do trumny”. Oprócz standardowych kruczków weryfikujących nie tyle wiedzę, co uważność maturzysty, treść próbnej matury obfitowała w rozległe i skomplikowane do rozłożenia na czynniki pierwsze informacje wprowadzające. Oprócz dodatkowej zapowiedzi spektroskopii zadanie problemowe zostało ułożone jedynie by poplątać już i tak skomplikowane położenie młodych chemików. Presja czasu, w jakiej należało napisać ten arkusz mocno działała na niekorzyść zdających. W szczególności przy błędnie wypracowanej tendencji by nie omijać zadań – sam początek był naszpikowany mnóstwem chemicznych wyzwań. Różnice względem dotychczasowych arkuszy CKE były widoczne gołym okiem.

Choć punktacja i czas nie uległy jakiejkolwiek zmianie, tendencja do progresywnego wzrostu objętości zadań w tej samej jednostce czasu utrzymywała się przez ostatnie lata w tempie, w którym nie do końca było wiadomo, co jest celem tej matury. Dlaczego tak duża różnica jest między wartością jednego punktu teraz względem dekady wstecz? Co faktycznie sprawdzać miał egzamin dojrzałości z chemii wśród zdających ją chemicznych adeptów? Dlaczego pełni on główny wyznacznik w rekrutacji na studia, skoro weryfikuje rzeczy zbędne dla przyszłych studentów kierunków powiązanych z chemią? Od tej pory regularne pytanie, które otrzymywałem, w szczególności podczas prowadzonych streamów, było „czy arkusz majowy będzie taki trudny jak grudniowy?” Wiele osób na czacie bez wahania odpowiadało twierdząco, spodziewając się znaczących różnic. Choć nie jestem zwolennikiem wyznaczania poziomu trudności matury – nie ma to większego znaczenia bez odnoszenia się do realnych statystyk poszczególnych zadań na dużej próbie – to formuła 4-letniego liceum zapowiadała się wręcz przełomowa. 

Ogólna dezinformacja, jaka panowała w temacie matury z chemii przez ostatnie kilka miesięcy, była ciężka do wyobrażenia. Brakowało nie tyle solidnych komunikatów, co rzetelnego  zapoznania się z nimi zarówno przez osoby uczące jak i przez uczniów. Wniosek ten można wysnuć z regularnie powtarzających się pytań w tej kategorii w internecie:

  • „Czy w formule 2015 jest X?” ( X dotyczy tylko formuły 2023)
  • „Czy w podstawie 2023 jest Y” (Y nigdy nie obowiązywał na maturze)
  • „Czy formuła 2015 pisze pełną podstawę 2015 czy skróconą, pandemiczną wersję z aneksu?”
  • „Czy to prawda, że mogę nazwać związek organiczny tylko w jeden konkretny sposób, bo mi nie uznają?”
  • „Czy formuła 2023 jest pełna, czy skrócona aneksem?”
  • „Czy jak maturę mam napisaną w roku 20XX, to piszę formułę 2015 czy 2023?” – najbardziej zaskakującym było dla mnie to, że takie pytania pojawiały się nawet na kilkanaście dni przed maturą, co mogło świadczyć o dużym błędzie już na starcie przygotowań. Zawsze warto rzetelnie zweryfikować to, jaki zakres jest obowiązkowym na egzaminie. Pozwala to na precyzyjne zawężenie kręgu chemicznych zainteresowań podczas nauki.

Pytań tego typu mnożyło się mnóstwo, i to pomimo mojego regularnego odpowiadania na nie, czy w formie pisemnej na naszej grupie, czy zbierając wszystkie istotne informacje w trakcie naszych streamów i Wszechnic – zawsze znaleźli się maturzyści niepewni co do niektórych kwestii. Zjawisko to pokazuje, że komunikacja w tym temacie zawodziła często już u źródła – nauczyciela, korepetytora, czy kursu, który, jako źródło informacji dla maturzystów, powinien informować o tego typu aktualnościach. Wszystkie istotne aktualizacje, różnice w formułach i dodatkowe materiały najprościej jest wyszukiwać u źródła – strony cke.gov.pl 

Trudności nastręczało też to, że wiele zmian zachodziło nagle. Muszę przyznać, że rok szkolny 2022/23 był najintensywniejszym do tej pory pod kątem pracy nie tyle ze względu na rekordową liczbę Kruków i Krukiń w Programie, co na konieczność adaptacji do serwowanych komunikatów oraz treści przez CKE. Nasza pięcioosobowa Krucza Załoga przez ostatnie 9 miesięcy miała ręce i umysły pełne pracy wokół wszystkiego, co się zmieniało. Jednym z owoców tej pracy było przeanalizowanie i solidne przetłumaczenie obowiązujących maturzystów podstaw programowych na język zrozumiały i czytelny dla każdego z odpowiednimi komentarzami, punktujący różnice między nimi w ramach Wszechnicy Podstawy Programowej 2023. Wbrew wszelkim dotychczasowym zapowiedziom, wnioski, jakie nasuwały się z tego omówienia, były jednoznaczne – obydwie podstawy grają w podobnych oktawach i ciężko będzie stworzyć dwa zupełnie różne arkusze. Z pewnością w jakimś stopniu muszą się one ze sobą pokryć, zaś różnice mogę wynikać z tego, że zaledwie kilka zagadnień więcej znajduje się w nowej formule.

W ostatni poniedziałek, 15 maja 2023 roku o godzinie 9:00, w całej Polsce wystartowała matura z chemii na poziomie rozszerzonym. Jak co roku od 2021, tuż przed egzaminem  zorganizowałem livestream – Prognozę Przedmaturalną, w której zaproponowałem, co może pojawić się w arkuszu. Oprócz konkretnych przykładów zadań, pojawił się również podział proponowany dla obydwu podstaw. W sobotnie przedpołudnie stwierdziłem, że dwie trzecie arkusza, czyli 40 punktów z 60 możliwych do zdobycia, będzie identyczne, niezależnie od pisanej formuły. Pozostałe 20 punktów będzie zawierało delikatne różnice między sobą, jednak zakładałem, że opublikowanie dwóch skrajnie różnych matur nawet w tej części byłoby bardzo na niekorzyść CKE. Takie różnice przełożyłyby się w dużym stopniu na poczucie niesprawiedliwości względem pisanych formuł.

W ten sposób pragnę w tym artykule opisać wszystkie zadania, które wystąpiły na obydwu formułach. W dalszej części poruszę również temat zadań, które nie były idealną kopią – na tej podstawie samodzielnie stwierdzisz, jak mocne różnice zawierały.

Zadanie 1.1 i 1.2 (ta sama numeracja, bez różnicy względem formuły)

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  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.

Uzupełnij tabelę. Wpisz symbol pierwiastka A i symbol pierwiastka X oraz symbol bloku konfiguracyjnego, do którego należą te pierwiastki.

Napisz fragment konfiguracji elektronowej atomu A (w stanie podstawowym) opisujący rozmieszczenie elektronów walencyjnych na podpowłokach. Zastosuj graficzny zapis konfiguracji elektronowej. W tym zapisie uwzględnij numer powłoki i symbole podpowłok.

Klasyka gatunku na sam początek arkusza – zidentyfikuj dwa pierwiastki. W tym przypadku jeden punkt była warta sama identyfikacja (1.1), zaś drugi – prawidłowy zapis graficzny fragmentu walencyjnego konfiguracji elektronowej.

Błędna identyfikacja kosztowała całkiem sporo – w obydwu formułach nitka składała się z trzech poleceń, czyli na szali stało 5%. Trzy podpunkty opisujące pierwiastki odnosiły się do wiedzy na temat bloków konfiguracyjnych, liczb masowych i atomowych, oraz porównania liczb cząstek elementarnych – elektronów, neutronów i protonów w konkretnych izotopach. Co ciekawe, nie było tutaj nawiązania do porównywania konfiguracji elektronowej pierwiastków, która tak często lubiła wieść na manowce już po otwarciu arkusza.

Zadanie 3 (ta sama numeracja, bez różnicy względem formuły)

Oceń prawdziwość poniższych zdań. Zaznacz P, jeśli zdanie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.

1.Odmienna budowa wewnętrzna diamentu, grafitu i fulerenów jest przyczyną różnic ich właściwości chemicznych, przy zachowaniu identycznych właściwości fizycznych.PF
2.W krysztale diamentu każdy z atomów węgla tworzy kowalencyjne wiązania 𝜎 z czterema otaczającymi go atomami.PF

Zdania prawda/fałsz na temat odmian alotropowych węgla. Ciekawą tendencją jest fakt, że obecnie za 1 punkt trzeba ocenić prawdziwość dwóch, a nie trzech zdań co powoduje że uśredniając 3 minuty przysługujące na 1 punkt, czas na przeanalizowanie zdania rośnie z minuty do półtorej, zaś szansa na punkt zawdzięczony ślepemu strzałowi rośnie z ⅛ do ¼.

Oprócz wiedzy o odmianach alotropowych, w szczególności strukturze diamentu, zadanie trzecie weryfikowało to, czy maturzysta zna różnice między właściwościami fizycznymi od chemicznych.  

Zadanie 4 (Formuła 2023) / Zadanie 5 (Formuła 2015)

Ze względu na zdolność atomów węgla do łączenia się w łańcuchy, ten pierwiastek tworzy z tlenem nie tylko związki takie jak CO i CO2, lecz także mniej typowe połączenia. Jednym z nich jest ditlenek triwęgla o wzorze sumarycznym C3O2. Cząsteczka tego związku ma budowę liniową, atomami wewnętrznymi są w niej atomy węgla, a skrajnymi – atomy tlenu. Ditlenek triwęgla reaguje z wodą. W tej reakcji powstaje jeden produkt – kwas dikarboksylowy.

Na podstawie: J.E. House, Inorganic Chemistry, Elsevier, 2008.

Narysuj wzór elektronowy cząsteczki C3O2 (zaznacz kreskami wiązania chemiczne i wolne pary elektronowe). Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie.

Aby wyjaśnić budowę cząsteczki C3O2, hybrydyzację typu sp przypisuje się orbitalom walencyjnym (trzech atomów / dwóch atomów / jednego atomu) węgla. Liczba wiązań 𝜎 w cząsteczce C3O2 wynosi (2 / 4 / 6 / 8).

Zadanie okraszono krótką informacją wokół związku, który intencjonalnie miał nie być znany maturzystom – C3O2. Ta abstrakcyjna drobina zagościła w tym miejscu nie bez powodu – sztuką była analiza informacji o jej strukturze. Prawidłowe odczytanie informacji pozwalało na rozpisanie wzoru elektronowego ditlenku triwęgla C3O2. Kluczowym elementem zadania, poza narysowaniem prawidłowej liczby wiązań, stanowiło napisanie wolnych par elektronowych na atomach tlenu.

Drugi punkt polegał na podkreślance dotyczącej hybrydyzacji i wiązań typu sigma σ. Dużą podpowiedź stanowiło wspomnienie “liniowości” cząsteczki. Błędną odpowiedź (jeden lub dwa atomy węgla zamiast trzech) mógł zaznaczyć zdający, który nie do końca rozumiał aspekt przypisania hybrydyzacji do każdego atomu centralnego z osobna. Można było jednak posłużyć się w tym zadaniu analogią do przypisywania hybrydyzacji dla atomów węgla w związku organicznym. Parzysta liczba wiązań sigma do podkreślenia również sugerowała dodatkową podpowiedź – zakładam, że najczęstszym błędem, poza pomyłkami związanymi ze stresem, mogło być zaznaczenie ośmiu wiązań, traktując wszystkie wiązania jako sigma. Skutecznym sposobem na weryfikację liczby wiązań sigma w nieważne jak dużej strukturze liniowej jest zsumowanie wszystkich atomów w cząsteczce i odjęcie od tej liczby 1 – tutaj również ładnie sprawdzała się ta metoda.

Zadanie 7 (Formuła 2023) / Zadanie 9 (Formuła 2015)

Rozstrzygnięcie polegało na oszacowaniu który z tajemniczych kwasów HX i HQ jest mocniejszy. Do dyspozycji był wykres zależności stopnia dysocjacji względem stężenia molowego. Zamiast często pojawiających się w tym zakresie reakcji trzeba było wykazać się umiejętnością przeanalizowania tych wartości względem siebie i sformułowaniu tej myśli w logiczny sposób popierający nasz wybór. Różnice w stopniu dysocjacji kwasów konieczne były do uwzględnienia w konkretnej wartości stężenia – nieuwzględnienie tej informacji w uzasadnieniu skutkowało niepełną odpowiedzią.

Zadanie 9 (Formuła 2023) / Zadanie 12 (Formuła 2015)

Konfrontacja roztworu wodnego siarczanu(IV) sodu Na2SO3 z fenoloftaleiną i nadmiarem stężonego kwasu solnego HCl (aq). 

Pierwsze polecenie poza typowym zapisaniem równania reakcji między kwasem, a zasadą Brønsteda zawierało subtelne różnice m.in. podana została dodatkowa podpowiedź – formułę 2023 obdarzono fotografią, zaś w przypadku formuły 2015 słownie stwierdzono, że roztwór po dodaniu fenoloftaleiny był czerwonoróżowy czy też malinowy. Samo polecenie wymagało jednak skojarzenia tego, że skoro odczyn jest zasadowy, to musi za niego odpowiadać hydroliza anionu siarczanowego(IV). W takich równaniach kluczowym jest również fakt, że wymiana w reakcji między reagującymi drobinami dotyczy tylko jednego protonu.

Drugie polecenie w nitce dotyczyło obserwacji towarzyszących reakcji wodnego roztworu siarczanu(IV) sodu z nadmiarem stężonego HCl(aq). Oprócz zapisu jonowego skróconego, w którym konieczne było rozbicie powstającego kwasu siarkowego(IV) na tlenek siarki(IV) i wodę ze względu na jego nietrwałość, koniecznym do uzyskania punktu było zawarcie prawidłowej obserwacji – wydzielania się gazu (bezbarwnego, o charakterystycznym zapachu). To zahaczenie o nietrwałość kwasu siarkowego(IV) mocno przypominało nitkę zadań z pandemicznego arkusza CKE 2020 Maj. 

Zadanie 10 (Formuła 2023) / Zadanie 13 (Formuła 2015)

Choć alkacymetria czy ogólnie analiza miareczkowa mieści się poza zakresem matury rozszerzonej z chemii, ciężko sobie wyobrazić by aktualny arkusz pomijał te zagadnienia. W tym roku, również jak w przypadku 2022, zagościły w formie rozstrzygnięcia i uzasadnienia na podstawie dokładnie opisanej w tym temacie informacji wprowadzającej. 

Ocenie podlegało to, czy do alkalimetrii (mierzenia analitu mocną zasadą) użyto słabego kwasu HX. W uzasadnieniu trzeba było przytoczyć dwa różne argumenty – jeden z nich powinien dotyczyć początkowego pH miareczkowanego kwasu względem stężenia molowego tego elektrolitu. Drugi argument wskazywała strzałka na wykresie – punkt równoważnikowy PR przebiegający w pH równym 7, co jednoznacznie określało, że kwas nie mógł być słaby – w przeciwnym razie w punkcie równoważnikowym przebiegałaby hydroliza anionowa wywołująca zasadowy odczyn takiego roztworu.

Choć wszystko co było niezbędne do prawidłowego uzasadnienia było podane w informacji wprowadzającej, jej interpretacja od totalnych podstaw nie powinna być konieczna – dokładne przygotowanie do matury rozszerzonej z chemii nie może pomijać alkacymetrii omówionej na praktycznych przykładach, gdyż w obecnym formacie jest to pewniak maturalny i to niezależnie od formuły. W dużej mierze opiera się on na całościowym zrozumieniu reakcji zobojętniania, przeliczania stężeń molowych, hydrolizy i pH, więc w rezultacie sprawdza wiele zagadnień z zakresu roztworów wodnych jednocześnie.

Zadanie 12 (Formuła 2023) / Zadanie 18 (Formuła 2015)

Obliczenie zawartości węglanu wapnia CaCO3 w mieszaninie dwóch węglanów – wapnia i magnezu. Do analizy składu próbki mączki dolomitowej – bo tak nazwalibyśmy tą mieszaninę – posłużono się reakcją roztwarzania węglanów w kwasie. Początkowo znana była tylko masa mieszaniny i objętość wydzielonego CO2

Zadanie obliczeniowe typowo sprawdzało obliczanie stechiometrii mieszanin z uwzględnieniem prawidłowo skonstruowanego układu równań. Mało tego, nie był to przykład, który po raz pierwszy widzieliśmy w najnowszych arkuszach – wystarczyło rozwiązać sobie zadanie 13.1 z arkusza CKE 2019 czerwiec by odtworzyć metodę i uzyskać cenne dwa punkty. Ba! Cztery lata temu było trudniej – do uwzględnienia pozostawał nastręczający problemów 1 % zanieczyszczeń mączki.

Zadanie 15 (Formuła 2023) / Zadanie 20 (Formuła 2015)

Kolejną kopię stanowiło zadanie dotyczące obliczenia wokół rozpuszczalności hydratu. Chlorek wapnia rzeczywiście był dobrym pretendentem do zadania z ustaleniem stopnia uwodnienia, gdyż tworzy kilka hydratów wykazujących różnice w stopniu uwodnienia – znajomość tej popularnej substancji niewiele pomagała. W zadaniu trzeba było wykazać się prawidłową interpretacją rozpuszczalności hydratu jak i rozpuszczalności soli bezwodnej oraz jednocześnie płynnie przeliczać stężenia procentowe, masy molowe jak i same rozpuszczalności.

Zadanie 16 (Formuła 2023) / Zadanie 21 (Formuła 2015)

Zastosowano nietypową reakcję redoks – utlenianie jonów tiosiarczanowych za pomocą chloru. Proces utleniania przebiegał zgodnie z zapisanym równaniem, w którym za wyjątkiem liczby moli elektronów wszystkie pozostałe współczynniki stechiometryczne były podane. Do ustalenia tajemniczego współczynnika x wystarczyło przeliczyć różnicę ładunków między lewą, a prawą stroną równania połówkowego. Istotnym elementem było również sprawdzenie liczby moli przyjmowanych elektronów w procesie redukcji jednego mola cząsteczek chloru. 

Tendencja w pisaniu zadań tego typu jest w szczególności godna uwagi, bo powtarza się od paru ostatnich lat – zamiast wpisania reakcji redoks “z głowy” weryfikowana jest umiejętność dobrania współczynników stechiometrycznych na podstawie konkretnych przesłanek. Jest to zmiana w pozytywną stronę – zyskują maturzyści, którym zależy na zrozumieniu tego o czym się uczą.

Zadanie 17 (Formuła 2023) / Zadanie 22 (Formuła 2015)

Reakcja dysproporcjonowania jonów zawierających technet również na pierwszy rzut oka mogła wydawać się egzotyczna do rozwiązania, jednak dużą podpowiedź stanowił sam początek informacji. “Technet, podobnie jak mangan[…]”. Jon manganianowy(VI) ulega analogicznemu dysproporcjonowaniu ulegając redukcji do tlenku manganu(IV) oraz anion manganianowego(VII). Względem tej reakcji symbol Mn zamieniono na Tc. Widząc tą analogię rozwiązanie mogło przyjść dużo sprawniej, w szczególności jeśli zdający miał kiedykolwiek styczność z tą reakcją.

Tym razem zamiast napisania sumarycznego równania potrzebne było zapisanie równania reakcji redukcji, które było dość intuicyjne. Niezależnie od wybranej metody takie pojedyncze równanie połówkowe było warte jeden punkt.

Zadanie 18 (Formuła 2023) / Zadanie 23 (Formuła 2015)

Zagadka związana z projektowaniem doświadczenia z identyczną obserwacją dla obydwu probówek – brunatnym osadem (słownie w formule 2015) lub fotografią probówki w formule 2023. Tym razem odniesienie było już nie do związków technetu, a bezpośrednio do dobrze znanych związków manganu i otrzymywania tlenku manganu(IV) MnO2 za pomocą dwóch metod – redukcji w środowisku wodnym – wymagany był reduktor – oraz synproporcjonowania z kationami manganu(II) Mn2+

Zanim przejdziemy do chemii organicznej

Warto zwrócić uwagę na to, że polecenia zawarte w części dotyczącej chemii organicznej były niemal w całości identyczne. Spowodowałoby to, że arkusze obydwu formuł miałyby 8 identycznych stron w jednakowej kolejności, gdyby nie… mała roszada! Zadanie z geraniolem i geranialem w formule 2015 przesunięto nieco później – za nitkę dotyczącą fosgenu, bisfenolu A i polikondensacji prowadzącej do otrzymania poliwęglanu, jednak nadal jest to dokładnie ten sam przykład. Różnice wynikają jedynie z faktu, że kilka punktów w formule 2023 oddano cukrom – zagadnieniu będącym nadal okrojonym w formule 2015 ze względu na aneks napisany w 2021 roku. 

Zadanie 20 (Formuła 2023) / Zadanie 24 (Formuła 2015)

Obliczenia dotyczące wzoru sumarycznego alkanu stanowiły tylko jedną część tego zadania. Właściwie w przeliczeniu były potrzebne tylko dwa kroki do ustalenia wzoru sumarycznego. Zadanie sprawdzało umiejętność interpretacji porównania gęstości gazów względem ich masy molowej oraz zastosowanie wzoru ogólnego alkanów.

Drugą część zadania stanowiło napisanie prawidłowego wzoru półstrukturalnego alkanu. Przykład ten wymagał płynnego posługiwania się stereochemią w tworzeniu struktur organicznych a także – zaznaczania różnocennych grup atomów węgla w cząsteczce. Innymi słowy – wymaganie to pokrywało się z tym, co mogłoby pojawić się z informacją wprowadzającą w temacie spektroskopii C-13 NMR, a jednak sama spektroskopia się nie pojawiła. Z tego powodu podczas Wszechnicy Spektroskopii jasno zaznaczałem, że zagadnienia wokół tych tematów są mocno wyolbrzymiane przez niepewne źródła i same zadania zahaczające o tą tematykę mają bardzo konkretny wspólny mianownik z zakresem zagadnień maturalnych. Tegoroczna matura tylko to potwierdziła.

Zadanie 20 (Formuła 2023) / Zadanie 24 (Formuła 2015)

Klasyczna nitka dwóch poleceń typu „wyjaśnij” z tematyki chemii fizycznej. Na podstawie konkretnej reakcji – w tym przypadku hydratacji etylenu – i wykresu zależności równowagowego stopnia przereagowania etenu (zwanego też prościej wydajnością) względem ciśnienia w różnych temperaturach trzeba było w pierwszej kolejności określić wpływ ciśnienia na wydajność. Typowe zadanie sprawdzające regułę przekory w fazie gazowej – nietypową rzeczą którą ciężko jednoznacznie przewidzieć jest wykres czy informacja, na podstawie której trzeba będzie wyciągać wnioski.

W drugim poleceniu należało prawidłowo zinterpretować wykres, by udzielić jasnej odpowiedzi na temat efektu energetycznego reakcji. Poza wpisaniem rozstrzygnięcia (egzotermiczny) konieczne było również uzasadnienie swojego wyboru.

Zadanie 21/22 (Formuła 2023) / Zadanie 25 (Formuła 2015)

Klasyczna nitka dwóch poleceń typu „wyjaśnij” z tematyki chemii fizycznej. Na podstawie konkretnej reakcji – w tym przypadku hydratacji etylenu – i wykresu zależności równowagowego stopnia przereagowania etenu (zwanego też prościej wydajnością) względem ciśnienia w różnych temperaturach trzeba było w pierwszej kolejności określić wpływ ciśnienia na wydajność. Typowe zadanie sprawdzające regułę przekory w fazie gazowej – nietypową rzeczą którą ciężko jednoznacznie przewidzieć jest wykres czy informacja, na podstawie której trzeba będzie wyciągać wnioski.

W drugim poleceniu należało prawidłowo zinterpretować wykres, by udzielić jasnej odpowiedzi na temat efektu energetycznego reakcji. Poza wpisaniem rozstrzygnięcia (egzotermiczny) konieczne było również uzasadnienie swojego wyboru.

Zadanie 23 (Formuła 2023) / Zadanie 26 (Formuła 2015)

Przykład sprawdzał znajomość dwóch podręcznikowych reakcji – w pierwszej chlorobenzen reagował z nadmiarem NaOH. W drugiej reakcji otrzymany fenolan sodu z kwasem solnym HCl(aq) dawał jako produkt fenol. To co mogło być problematyczne (a przynajmniej ja tak zrobiłem, pędząc z rozwiązaniem na streamie w dniu matury) to zapis jonowy skrócony – konieczne było skrócenie jonów Na+ i Cl. Zatem zadanie weryfikowało nie tylko samą umiejętność zapisania tych dwóch równań, ale również wiedzę maturzysty w temacie fenolanów – związków jonowych.

Zadanie 24 (Formuła 2023) / Zadanie 27 (Formuła 2015)

Ta podkreślanka również w podręcznikowy sposób sprawdzała czy maturzysta wie jaki typ i mechanizm reakcji towarzyszy podstawieniu elektrofila – Br+ do fenolu. Czuję jakbym opisał to w bardziej zawiły sposób niż zakładała to podkreślanka – tam dosłownie trzeba było zaznaczyć prawidłowy typ i mechanizm arenów – węglowodorów aromatycznych. Bez żadnych kruczków i haczyków po drodze.

Zadanie 25 (Formuła 2023) / Zadanie 28 (Formuła 2015)

Mając podane wzory półstrukturalne trzech związków organicznych – butan-2-olu, 2-metylopropanalu oraz octanu etylu trzeba było wskazać, który jest chiralny i uzasadnić tą właściwość odnosząc się do budowy. Dodatkową podpowiedź do tego popularnego typu pytania stanowiło samo polecenie – sugerowało ono jasno, że tylko jeden z tych trzech związków wykazuje optyczną czynność.

Zadanie 26 (Formuła 2023) / Zadanie 29 (Formuła 2015)

Zagadka dotyczyła izomerów butan-2-olu, 2-metylopropanalu i octanu etylu. W przypadku butan-2-olu chodziło o izomeryczny alkohol, dla aldehydu izomer stanowił czterowęglowy keton, a dla estru izomerem był kwas karboksylowy. Kojarzenie tego, że aldehydy i ketony o tej samej liczbie atomów węgla i stopniu nienasycenia to izomery oraz że podobna zależność dotyczy estrów i kwasów karboksylowych była tutaj na wagę złota, dlatego cieszę się, że w serii “Lecimy z tą chemią” oraz obydwu Wszechnicach Chemii Organicznej zaznaczałem ten aspekt. Dokładne wyćwiczenie tworzenia izomerów z prostych, tlenowych związków organicznych potrafiło zaprocentować dwoma pewnymi punktami w krótkim czasie. 

Zadanie 27 (Formuła 2023) / Zadanie 33 (Formuła 2015)

To jest właśnie miejsce roszady między formułami. Może chodziło o to, by trudniej było rozszyfrować podobieństwo arkuszy, kto wie?

W tej nitce podano struktury dwóch monoterpenów – dziesięciowęglowych związków organicznych o tym samym szkielecie węglowym. Geranial stanowił aldehyd, a geraniol alkohol. Aż dwa punkty dawało podanie stopni utleniania i typów hybrydyzacji dla dwóch atomów węgla – po jednym zmieniającym się w każdej z cząsteczek. Choć struktura mogła przytłaczać, to zauważenie że w gruncie rzeczy chodzi tylko o ustalenie tych dwóch wartości dla grupy aldehydowej i hydroksymetylowej pozwalało na płynne udzielenie konkretnej odpowiedzi.

W drugim zadaniu pojawiło się dwuzdaniowe prawda/fałsz. Pierwsze zdanie odnosiło się do redukcji aldehydu do alkoholu. Jedyny kruczek stanowiło upewnienie się, że szkielety węglowe dla obydwu struktur – geranialu i geraniolu – są identyczne. Drugie stwierdzenie dotyczyło trochę bardziej wnikliwego przyjrzenia się strukturom – tak jak w poprzedniej części arkusza była wymagana identyfikacja wiązań sigma w rozrysowanym przez maturzystę wzorze elektronowym, tak w tym miejscu chodziło o porównanie liczby wiązań pi między rozrysowanymi strukturami geranialu i geraniolu.

Zadanie 28 (Formuła 2023) / Zadanie 30 (Formuła 2015)

Obliczeniówki dotyczące stężeniowej stałej równowagi lubią pojawiać się zarówno na początku jak i w części organicznej arkusza. W nitce trzech zadań opierających się na informacji dotyczących fosgenu, jego reakcji oraz otrzymywaniem pojawił się ciekawy aspekt. Choć sam fosgen gościł już na maturze – arkuszu pandemicznym CKE z okładką 2020 maj – to wtedy jego miejsce przypadło do części chemii nieorganicznej. W tym roku jego otrzymywanie zachodzące w fazie gazowej stanowiło ciekawy przykład obliczania stężeniowej stałej równowagi. 

Zadanie to opierało się na prawidłowej intepretacji stechiometrii równania jak i sytuacji przed zainicjowaniem procesu oraz po osiągnięciu stanu równowagi oraz podanego procentu przereagowanego substratu – chloru. Oprócz tego istotnym detalem do uwzględnienia była objętość układu – inna niż standardowy 1 dm3. Ze względu na to, że w liczniku znajdował się tylko jedno stężenie molowe produktów niepodniesione do potęgi innej niż 1, a w mianowniku stężenia molowe dwóch substratów nieuwzględnienie tej objętości skutkowało błędnym wynikiem stężeniowej stałej równowagi.

Zadanie 29 (Formuła 2023) / Zadanie 31 (Formuła 2015)

Tutaj z kolei w dodatkowej informacji pojawił się bisfenol A. 

Gdy usłyszałem o tym zadaniu od maturzystów w trakcie streama, jeszcze przed publikacją arkusza, to byłem przekonany że to żart – dwa dni wcześniej podawałem dokładnie ten bisfenol A i jego reakcję z fosgenem prowadzącą do otrzymania poliwęglanu. Ale gdy rozwiązywaliśmy arkusz na streamie to docierając do tego momentu nie mogłem uwierzyć w to, że dosłownie kropka w kropkę udało mi się przewidzieć to zadanie – jedyna różnica w tym co trzeba było wpisać, to uwzględnienie litery n (uzupełnienie reakcji), zaś w przypadku Prognozy chodziło mi o pojedynczy mer, czyli n było zbędne.

Zadanie 30 (Formuła 2023) / Zadanie 32 (Formuła 2015)

Ostatnie zadanie będące kopią dla obydwu podstaw na obydwu arkuszach stanowiła – co ciekawe po raz kolejny – krzywa miareczkowania. Tym razem jednak analitem był zakwaszony roztwór alaniny, do którego dodawano kroplami wodny roztwór wodorotlenku sodu. 

Pierwsze zadanie z nitki dotyczyło wychwycenia punktu izoelektrycznego – wartości pH, w której jak sama nazwa wskazuje – sumaryczny ładunek alaniny wynosi 0. Drugie polecenie dotyczyły wybrania form występujących w odpowiednim punkcie na wykresie. Choć na pierwszy rzut oka przykład ten mógł dawać poczucie niepewności przy zaznaczaniu – w końcu zaznaczyć jedną czy dwie formy? Duże wsparcie stanowił opis dodany pod wykresem.

Tego typu rozważania wymagają dobrego rozumienia różnicy dla form aminokwasów w zależności od pH – kiedy taka alanina jest kationem, kiedy anionem, a kiedy występuje w postaci jonu obojnaczego (tzw. zwitterjonu)? Dużą podpowiedzią w tej interpretacji służyła zawarta na dwóch trzecich strony informacja wprowadzająca z wykresem – wszystkie informacje niezbędne do udzielenia prawidłowej odpowiedzi były możliwe do złapania z tej treści z niewielką pomocą kart wzorów.

Podsumowanie

Zadania w obydwu formułach powieliły się i to naprawdę z dużą dokładnością. 60 % wszystkich zadań stanowiły kopie zawarte w obydwu formułach, w których jedyne różnice stanowiły detale typu zastosowanie zdjęć probówek. To aż 36 punktów ze wszystkich 60 możliwych do zdobycia. Podczas Prognozy Przedmaturalnej 2 dni przed maturą wspomniałem o tym, że arkusze pokryją się w 2/3, czyli 40 punktów będzie identycznych. Pomyliłem się jedynie o 4 punkty, czyli margines błędu wyniósł zaledwie 10 %.

Warto też zwrócić uwagę na to, że w zadaniach, które były dedykowane tylko dla konkretnej formuły dało się znaleźć nie tyle kopie, co analogie do tych zagadnień. Jeśli chcesz abym rozbił na czynniki pierwsze różnice w arkuszach, daj o tym znać w komentarzu – zbieram je w jednym konkretnym miejscu.

Komentarze

Chcesz się podzielić opinią na temat tego artykułu? Widzisz dodatkowe różnice? Napisz komentarz pod tym filmem, będącym konkretną zajawką tego co jest zawarte w artykule. 

autor: Tomasz P. Kruk / Kruczki Chemiczne