Conceptes Fonamentals de Química: Enllaços, Reaccions i Geometria

Enllaços Químics: Fonaments Essencials

Les unions entre els àtoms s’anomenen enllaços químics.

Força i Energia d'Enllaç

La força d'enllaç és la força d'atracció entre àtoms. L'energia d'enllaç és l'energia necessària per trencar un enllaç.

Quan els àtoms s'uneixen, tenen menys energia (se'n desprèn), i són més estables.

València d'un Àtom

La valència d'un àtom és el nombre d'enllaços covalents que pot formar.

L'Enllaç Covalent

L'enllaç covalent consisteix en la compartició d'un o més parells d'electrons entre dos àtoms.

Propietats dels Enllaços Covalents

• No polars / Polars: Les substàncies amb enllaços covalents poden ser no polars o polars.
• Punt de fusió i ebullició: Generalment baixos per a molècules petites, elevats per a xarxes covalents.
• Solubilitat: Solubles en dissolvents no polars (si són no polars) o en dissolvents polars (si són polars).
• Conductivitat elèctrica: Són males conductores de l'electricitat.

En estat sòlid, les substàncies covalents formen un reticle cristal·lí en què cada molècula ocupa una posició definida. Aquests cristalls s'anomenen cristalls moleculars.

L'Enllaç Iònic

L'enllaç iònic (entre un metall i un no metall) consisteix en la unió d'ions amb càrregues elèctriques oposades com a conseqüència de l'atracció electrostàtica mútua. L'àtom que cedeix electrons esdevé un catió, i el que els guanya és un anió.

Propietats dels Enllaços Iònics

• Estat físic: Sòlids a temperatura ordinària, amb estructura cristal·lina compacta.
• Punts de fusió i ebullició: Elevats.
• Duresa i fragilitat: Durs i fràgils.
• Conductivitat elèctrica: Conductors del corrent elèctric quan estan fosos o en dissolució aquosa.

L'Enllaç Metàl·lic

L'enllaç metàl·lic es caracteritza per l'alliberament d'electrons, formant un "núvol electrònic" deslocalitzat.

Propietats dels Metalls

• Brillantor: Brillantor metàl·lica característica.
• Punts de fusió i ebullició: Generalment alts.
• Ductilitat i mal·leabilitat: Dúctils i mal·leables.
• Conductivitat: Excel·lents conductors elèctrics i calorífics.

Nombre d'Oxidació

El nombre d'oxidació és un nombre enter (positiu o negatiu) el valor del qual correspon a la càrrega que tindria un àtom d'aquest element si els electrons de cada enllaç s'assignessin a l'àtom més electronegatiu.

• Element lliure: 0
• Hidrogen (H): +I (quan es combina amb no metalls) / -I (quan es combina amb metalls)
• Oxigen (O): -II (generalment) / +II (amb fluor) / -I (en peròxids)
• Metalls Alcalins: +I
• Metalls Alcalinoterris: +II

Geometria Molecular

A continuació, es detallen les geometries moleculars més comunes:

• Lineal: Amb 2 parells d'electrons enllaçants, la molècula té forma lineal.
• Trigonal: Amb 3 parells d'electrons enllaçants, pot ser:
  • Triangular plana (ex: BF₃)
  • Angular (ex: SnCl₂)
• Tetraèdrica: Amb 4 parells d'electrons enllaçants, pot adoptar les següents formes:
  • Tetraèdrica (ex: CH₄)
  • Piramidal (ex: NH₃)
  • Angular (ex: H₂O)
  • Lineal (ex: HF)

Reacció Química

Una reacció química es produeix quan, a partir d'una o més substàncies, se n'obté una altra amb propietats característiques diferents de les substàncies inicials. Consisteix en una reagrupació d'àtoms que, ordenant-se de manera diferent de com estaven inicialment, constitueixen noves substàncies.

Equació Química

Una equació química és una representació simbòlica d'un procés real i ens indica el balanç de matèria d'aquest procés.

Coeficients Estequiomètrics

Els coeficients estequiomètrics d'una equació indiquen en quina proporció intervenen en la reacció els mols de reactius i de productes de la reacció.

Càlcul de Puresa

La puresa d'una substància es calcula com: (Quantitat de substància pura / Quantitat de substància impura) * 100

Llei dels Gasos Ideals

La llei dels gasos ideals s'expressa com: pV = nRT

On R és la constant dels gasos ideals (8,31 J/(mol·K)).

Conceptes Clau en Química

• Àcids: Substàncies que alliberen ions H⁺ en dissolució.
• Bases: Substàncies que alliberen ions OH^- en dissolució.
• Precipitació: Procés en què una substància dissolta en fase aquosa (aq) forma un sòlid (s) insoluble. (Ex: (aq) → (s))
• Reaccions Redox:
  • Oxidació: Pèrdua d'electrons.
  • Reducció: Guany d'electrons.