Elements Químics i Taula Periòdica: Classificació i Propietats

Elements Químics i Compostos

Els elements són substàncies formades per un sol tipus d'àtoms. Els compostos són substàncies que resulten de l'agrupació d'àtoms de diferents elements.

Evolució de la Classificació dels Elements

Diversos científics van contribuir a l'ordenació dels elements químics al llarg del temps:

• 1817: Johann W. Döbereiner (1780-1849) els va classificar segons les masses atòmiques (triades).
• 1863: John A. R. Newlands (1837-1898) va ordenar els elements segons la massa de cadascun i els va classificar per les semblances de les seves propietats (llei de les octaves).
• 1870: Dmitri I. Mendeléiev (1834-1907) va publicar la primera taula dels elements químics, deixant espais buits per a elements encara no descoberts.
• Julius Lothar Meyer (1830-1895) va ordenar els elements segons els volums atòmics.

En la taula periòdica actual, el criteri de classificació és el nombre atòmic (nombre de protons).

Classificació per Propietats

Metalls

Representen quasi el 75% de tots els elements. Les seves propietats principals són:

• Lluïssor metàl·lica.
• Condueixen bé la calor i l'electricitat.
• Són dúctils (es poden estirar en fils).
• Són sòlids a temperatura ambient i es fonen a altes temperatures.
• Tendeixen a perdre electrons i, per tant, a formar ions positius (càtions).

No-Metalls

Les propietats dels no-metalls són molt variades:

• Són mals conductors de la calor i de l'electricitat.
• A temperatura ambient poden ser sòlids, líquids o gasosos.
• La majoria dels sòlids són tous.
• La temperatura de fusió i ebullició per a la majoria dels sòlids és baixa.
• Solen captar electrons i formar ions negatius (anions).

Gasos Nobles (Grup 18)

Es caracteritzen per:

• En la natura es troben com a àtoms aïllats.
• Són gasos a temperatura ambient.
• Són molt estables químicament.
• Les seves aplicacions estan relacionades amb aquesta estabilitat química.

Elements en la Biologia i Química de la Matèria

Bioelements

Són els elements químics que formen part dels éssers vius. Els més abundants són el C, H, O, N, Ca… i constitueixen més del 99% d'aquests éssers.

Oligoelements

Són els elements que hi ha en un percentatge menor (aproximadament, el 0,1%) en tots els éssers vius, tot i que són indispensables per a la vida, com el Fe, Zn, Mn, etc.

Quantitat Diària Recomanada (QDR)

La QDR és la quantitat d'un nutrient que una persona sana ha d'ingerir de mitjana cada dia, a través de la dieta, per mantenir un bon estat de salut.

Estat de la Matèria a Nivell Molecular

Àtoms Aïllats i Molècules

Els elements del grup 18, els gasos nobles, es presenten a temperatura ambient com a gasos en què les partícules són àtoms aïllats.

Una molècula és una agrupació d'àtoms que poden pertànyer al mateix element o a elements diferents. És la part més petita d'una substància que conserva les seves propietats químiques.

Substància Molecular

Una substància molecular és un conjunt de molècules. L'estat físic depèn de la força d'atracció entre elles:

• Si la força és feble, la substància és un gas (Ex: oxigen ($ ext{O}_2$)).
• Si la força és intermèdia, la substància és líquida (Ex: aigua ($ ext{H}_2 ext{O}$)).
• Si la força és forta, la substància és sòlida (Ex: Glucosa).

Cristalls

Un cristall és una forma de matèria les partícules del qual formen una estructura interna perfectament ordenada que s'estén en les tres direccions de l'espai. Tipus principals:

1. Iònic: Cations i anions més separats i diferents.
2. Covalent: Àtoms més junts i semblants.
3. Metàl·lic: Cations envoltats del núvol d'electrons.

Compostos Químics Comuns

Compostos Inorgànics Comuns

• Aigua ($ ext{H}_2 ext{O}$): dissolvent universal.
• Diòxid de sofre ($ ext{SO}_2$): contaminant.
• Òxid de ferro ($ ext{Fe}_2 ext{O}_3$): oxida el metall ferro.
• Àcid nítric ($ ext{HNO}_3$): per fabricar adobs.
• Hidròxid de sodi ($ ext{NaOH}$): lleixiu.
• Clorur de sodi ($ ext{NaCl}$): condiment per cuinar.

Compostos Orgànics Comuns

• Metà ($ ext{CH}_4$): gas natural.
• Àcid oleic: component de l'oli d'oliva.
• Àcid acètic: àcid del vinagre.
• Colesterol: present en la sang.

Exemples de Grups i Elements

Elements Representatius

Alguns elements distribuïts per grups:

• Grup 1 (Alcalins): H, Li, Na, K...
• Grup 2 (Alcalinoterris): Be, Mg, Ca, Ba, Ra...
• Grup 13: B, Al (Nota: L'Alumini és un metall, tot i estar en aquest grup).
• Grup 14: C, Si, Ge, Sn, Pb.
• Grup 15: N, P, As, Sb, Bi.
• Grup 16: O, S, Se, Te, Po (menys electronegatius que el grup 17).
• Grup 17 (Halògens): F, Cl, Br, I (més electronegatius).

Metalls de Transició

Exemples inclouen: Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ag, Au, Hg, Pb.

Gasos Nobles

Grup 18: He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn (Gasos nobles).

Nota sobre la tendència: Els grups 1 i 2 són els més metàl·lics, mentre que els grups 16 i 17 presenten no-metalls i els més electronegatius, respectivament.