Conceptes Fonamentals de Química: Estats de la Matèria, Estructura Atòmica i Termodinàmica

Punt triple: Correspon a unes condicions de pressió i temperatura (temp, pressió) en les quals coexisteixen en equilibri inestable les tres fases d'una substància.

El vapor saturat és vapor que està en equilibri amb aigua calentada a la mateixa pressió, és a dir, no s'ha calentat per sobre del punt d'ebullició per a la seva pressió.

Representació de les línies

Ens mostra els valors de pressió i temperatura en els quals coexisteixen en equilibri les fases ... i ....

Definició de línia

És la corba ........ (equilibri entre ... i ....). Qualsevol punt de la corba representa la temperatura de sublimació a una pressió determinada.

Energia i Estructura Atòmica

- Energia d'ionització:

És la quantitat d'energia que cal subministrar a un àtom en estat gasós per arrencar-li un electró.

- Nombre atòmic:

Ens indica el nombre de protons que té l'àtom en l'element.

- Afinitat electrònica:

És l'energia associada al procés en el qual un element en estat gasós agafa un electró.

- Electronegativitat:

Mesura la tendència que té per atreure els electrons que formen part d'un enllaç.

- Absorció de radiació visible:

Quan una molècula absorbeix radiació visible (vis) es produeixen canvis d'energia electrònica de la molècula (canvis d'energia dels electrons extrems de la molècula). L'energia d'aquest tipus de radiació és capaç de provocar un salt des del nivell fonamental d'energia electrònica a un nivell excitat.

- Absorció de radiació infraroja (IR):

Es produeixen canvis d'energia vibracional de la molècula (canvis en la vibració dels enllaços de la molècula). L'energia d'aquest tipus de radiació és capaç de provocar un salt des del nivell fonamental d'energia vibracional a un nivell excitat.

- Excitació:

La addició d'una quantitat discreta d'energia (anomenada energia d'excitació) a un àtom o molècula que resulta en la seva alteració, normalment de la condició d'energia més baixa (estat fonamental) a una d'energia més alta (estat excitat).

Justificació de l'energia d'ionització entre gasos nobles i elements alcalins següents

Els gasos nobles, en la seva estructura electrònica, tenen plena la darrera capa: ns², np⁶; l'element alcalí següent té un electró més que se situa en la següent capa: ns², np⁶, (n+1)s¹. Els gasos nobles, pel fet de tenir el darrer orbital complet d'electrons, fa que costi molt arrencar-ne un i, per tant, aquests elements tenen valors de la primera energia d'ionització molt alta, comparada amb la dels altres elements de la taula periòdica.

L'element alcalí següent té el darrer electró en una capa superior més allunyada del nucli; la força d'atracció dels electrons i protons depèn inversament de la distància en què es trobin. En l'element alcalí tenim menys atracció dels protons envers l'electró més extern, per tant, és més fàcil d'arrencar l'electró i tindrem una energia d'ionització inferior.

Justificació de la disminució d'energia d'ionització en passar del N a l'O

El nitrogen té els 3 electrons més externs en els 3 orbitals 2p, totalment desaparellats:
N:... 2p_x¹, 2p_y¹, 2p_z¹

L'oxigen té els 4 electrons més externs en els 3 orbitals 2p; dos electrons estan aparellats i els altres dos no:
O:.. 2p_x², 2p_y¹, 2p_z¹

La força de repulsió entre aquests dos electrons aparellats fa que el radi de l'oxigen sigui una mica superior al radi del nitrogen; l'atracció elèctrica entre protons i electrons en l'oxigen disminueix, i això provoca que costi menys arrencar l'electró i disminueixi l'energia d'ionització.

Orbital atòmic

Un orbital atòmic, segons el model ondulatori de l'àtom, és una funció d'ona que ens descriu una regió de l'espai on hi ha una alta probabilitat de trobar un electró en un determinat estat electrònic, fixats els nombres n, l i m. (n=grandària del orbital 2p; l=0 s, l=1 p, l=2 d, l=3 f; negatiu o positiu).

Cas d'un anió

En aquest cas, en l'anió, la càrrega nuclear és constant, però la càrrega nuclear efectiva és més petita a causa de l'electró addicional. Per tant, la força d'atracció del nucli sobre els electrons és menor i les repulsions entre ells augmenten (llei de Coulomb). Això fa que els electrons se separin i la mida de l'ió augmenti.

Entalpia de vaporització

L'entalpia de vaporització d'una substància és la quantitat de calor (energia) a pressió constant que cal aportar perquè una determinada quantitat de la substància líquida (per exemple, 1 mol) passi a vapor a pressió constant i a una determinada temperatura que, generalment, es considera la T d'ebullició. ΔHº_vap

Si ΔHº_reacció

ΔU=Q+W=Q-pΔV

Procés a volum constant (isocòric)

ΔV=0 pΔV=0 Δu=Q_v

Procés a pressió constant (isobàric)

Q_p=Δu+pΔv    Q_p=ΔH

pv=nRT  Δpv=ΔnRT

E=hv  v=c/λ  v: freqüència λ: longitud d'ona