Àtoms i Molècules: Estructura i Enllaços Químics

Teoria Atòmica i Models Atòmics

^{Demòcrit va postular que la matèria estava formada per partícules molt xicotetes i indivisibles: els àtoms, el nom dels quals procedeix del grec a-tomos que vol dir sense parts.}

Principis Fonamentals de la Teoria Atòmica de Dalton

• ^{La matèria està formada per partícules xicotetes, separades i indivisibles, anomenades àtoms.}
• ^{La matèria que té tots els seus àtoms iguals és un element.}
• ^{Els àtoms dels diferents elements es distingeixen per la seua massa i les seues propietats.}
• ^{Els àtoms d'elements diferents es poden unir en quantitats fixes per a originar compostos.}
• ^{Els àtoms d'un compost determinat o àtoms compostos també són iguals en massa i en propietats.}

^{Avogadro va denominar molècules els agregats d'àtoms de Dalton.}

Partícules Subatòmiques

• ^{Els electrons són partícules de càrrega negativa i de molt poca massa.}
• ^{Els protons són partícules de càrrega positiva i de massa 1837 vegades major que la dels electrons.}
• ^{Els neutrons són partícules la massa de les quals és semblant a la del protó i sense càrrega elèctrica.}

Models Atòmics

• ^{Model atòmic de Dalton: No diu res sobre la constitució interna de l'àtom perquè en la seua època encara no s'havien descobert les partícules que el constitueixen.}
• ^{Model atòmic de Thomson: Va demostrar que a l'interior dels àtoms hi havia unes partícules diminutes amb càrrega negativa a les quals va anomenar electrons. Thomson va considerar que l'àtom havia de ser una esfera massissa de matèria carregada positivament, en l'interior de la qual estaven incrustats els electrons. Model estàtic i no nuclear, els àtoms poden perdre electrons justificant fenòmens com l'electrització.}
• ^{Model atòmic de Rutherford: Els àtoms no són massissos, estan buits en la seua major part. En el centre de l'àtom hi ha un diminut corpuscle (nucli) en el qual es troben les partícules de càrrega positiva, els protons. Va intuir la presència de neutrons en el nucli. Àtom dinàmic i nuclear, els electrons giren al voltant del nucli en òrbites circulars.}
• ^{Model atòmic de Bohr: Els electrons giren entorn del nucli en òrbites circulars de radis definits. No totes les òrbites són possibles (permeses i prohibides). Només hi pot haver un nombre donat d'electrons amb una energia determinada en cada cas. Perquè un electró canvie d'òrbita és necessari modificar la seua energia en una quantitat determinada.}

^{Sommerfeld va modificar el model introduint-hi també òrbites el·líptiques.}

^{Els electrons només ocupen òrbites amb valors determinats d'energia quantitzada.}

Estructura de l'Àtom

^{El descobriment del neutró va completar la descripció del model atòmic desenvolupat al llarg del segle XX.}

^{L'àtom té dues parts ben diferenciades:}

• ^{El nucli: És la part central de l'àtom i s'hi troben els protons i els neutrons.}
  • ^{Els protons són partícules amb una càrrega elèctrica positiva d'1,67 · 10-27 kg.}
  • ^{Els neutrons són partícules sense càrrega i de massa aproximadament igual a la dels protons.}
• ^{Escorça: Part exterior de l'àtom, conté els electrons proveïts de càrrega elèctrica negativa, d'igual valor absolut que la dels protons i la massa dels quals és 9,11 · 10-31 kg, unes 2000 vegades més xicoteta que la dels protons. Un àtom té el mateix nombre d'electrons que de protons, això vol dir que és neutre.}

^{La massa es concentra en el nucli ja que la massa dels electrons és insignificant en comparació a la dels protons i neutrons.}

^{El volum que ocupa l'àtom és aproximadament 105 vegades més gran que el volum del nucli. L'àtom està essencialment buit.}

Nombre Atòmic i Nombre Màssic

^{El nombre atòmic, Z, és el nombre de protons i determina l'element de què es tracta. Com que l'àtom és elèctricament neutre, el nombre atòmic també coincideix amb el nombre d'electrons.}

^{El nombre màssic, A, indica el nombre de nucleons, la suma del nombre de protons i de neutrons que té el nucli d'un àtom.}

^{Si coneixem el nombre atòmic Z i el nombre màssic A, podem determinar el nombre de partícules subatòmiques que conté un àtom i viceversa.}

^{Element químic és tota substància els àtoms de la qual tenen tots el mateix nombre atòmic.}

^{La unitat de massa atòmica (uma) es defineix com la dotzena part de la massa d'un àtom de carboni 12 (12₆C) i equival aproximadament a la massa d'un protó o un neutró.}

Isòtops i Ions

^{Isòtops: Són les formes atòmiques d'un mateix element que es diferencien en el seu nombre màssic.}

^{Ions: Un ió és un àtom o un grup d'àtoms que ha guanyat o perdut un o més electrons, per la qual cosa ha adquirit càrrega elèctrica negativa o positiva respectivament. Un ió positiu o catió es forma quan un àtom d'un element perd un o més electrons i adquireix càrrega positiva. Un ió negatiu o anió es forma quan un àtom d'un element guanya un o més electrons i adquireix càrrega negativa.}

Orbitals i Configuració Electrònica

^{Els electrons es troben en orbitals.}

^{Els orbitals s'agrupen en 7 nivells energètics.}

^{Cada nivell d'energia té un o més orbitals anomenats s, p, d i f.}

^{La configuració o estructura electrònica d'un element és la distribució dels electrons dels seus àtoms en els orbitals dels diferents nivells d'energia.}

^{1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d10}

^{La capa de valència és la capa més externa d'un àtom.}

Enllaços Químics

^{L'enllaç químic és la unió que s'estableix entre els àtoms o les partícules elementals que constitueixen una substància.}

^{Els gasos nobles no formen molècules sinó que són àtoms aïllats perquè la seua configuració és estable. L'heli té 2 electrons en la CV i la resta 8. Tots els altres elements que no són gasos nobles tendeixen a adquirir configuració de gas noble ja que és la més estable. L'adquireixen guanyant, perdent o compartint electrons.}

• ^{Enllaç iònic: Els elements metàl·lics tendeixen a perdre electrons per a formar cations. Els elements no metàl·lics tendeixen a guanyar electrons per a formar anions. Aquest tipus d'enllaç es produeix entre metalls i no metalls. L'enllaç iònic és la unió que resulta de la presència de forces d'atracció electrostàtica entre ions de diferent signe. A temperatura ambient són sòlids d'elevat punt de fusió. Són solubles en aigua. En solució aquosa o foses condueixen el corrent elèctric però no en estat sòlid.}
• ^{Enllaç covalent: És la unió de dos àtoms que comparteixen un o més parells d'electrons. Elements no metàl·lics entre si. Moleculars: A temperatura ambient són líquids o gasos de baix punt de fusió. N'hi ha que són solubles en aigua i d'altres que són solubles en dissolvents orgànics. No condueixen el corrent elèctric ni tampoc la calor. Cristal·lines: A temperatura ambient són sòlids amb un punt de fusió molt elevat, són insolubles en quasi tots els dissolvents.}
• ^{Enllaç metàl·lic: És la unió que hi ha entre els àtoms dels metalls que es troben formant una xarxa cristal·lina. A temperatura ambient són sòlids, excepte el mercuri, amb punts de fusió normalment elevats, són solubles entre si en estat fos i formen aliatges, són bons conductors de l'electricitat i de la calor.}