Estructura Atòmica i Enllaços Químics: Models i Nombres Quàntics

Models Atòmics i Estructura de l'Àtom

Models Atòmics Històrics

• Dalton: Els elements eren formats per àtoms d'un mateix tipus. Aquests àtoms podien unir-se per formar compostos químics.
• Thomson: Consistia en una esfera de material amb càrrega positiva que en el seu interior tenia partícules amb càrrega negativa (electrons) disposades aleatòriament, que es podien separar fàcilment.
• Rutherford: Va descobrir el nucli bombardejant una làmina d'or amb partícules alfa. No es coneixien els neutrons, però ell va predir la seva existència. La física clàssica contradiu l'existència d'electrons girant al voltant del nucli sense caure-hi.
• Bohr: Quan s'escalfa una substància química dissolta en metanol, s'acoloreix la flama. L'espectre de la llum blanca és *continu* (format per tots els colors de l'arc de Sant Martí). Els espectres dels àtoms són *discontinus*, formats per ratlles de colors.

Nombres Quàntics

Els nombres quàntics defineixen l'estat energètic dels electrons en un àtom:

• Nombre Quàntic Principal (n): Indica el nivell d'energia (7 nivells). Cada període de la Taula Periòdica correspon a un nivell d'energia.
• Nombre Quàntic Secundari (l): Indica el subnivell.
• Nombre Quàntic Magnètic (m_L): Indica l'orbital.
• Nombre Quàntic d'Spin (m_S): Indica el sentit de gir de l'electró. Un gira com les agulles del rellotge (m_S = +1/2), l'altre gira en sentit contrari (m_S = -1/2).

Definicions Clau de l'Estructura Atòmica

• Nombre Atòmic (Z): Nombre d'electrons = Nombre de protons.
• Nombre Màssic (A): Nombre de protons + Nombre de neutrons.
• Àtoms Isòtops: Són àtoms del mateix element que tenen el mateix nombre atòmic (Z) però diferent nombre màssic (A). Tenen propietats químiques idèntiques.

Enllaços Químics i Estructures

Capa de València i Estabilitat

• Capa de València: És l'últim nivell ocupat.
• Octet: Configuració de la capa de valència dels gasos nobles (excepció: Heli, He). L'octet proporciona molta estabilitat.
• És molt difícil formar ions amb 4 càrregues.
• El Carboni (C) és un element privilegiat (forma milions de compostos). Comparteix parelles d'electrons amb altres àtoms. Per aconseguir l'octet, el C fa la *promoció* electrònica.

Tipus d'Espècies Segons el Nombre d'Àtoms

• Monoatòmics: Un sol àtom.
• Diatòmics: Formats per molècules de 2 àtoms.
• Poliatòmics: Formats per molècules de més de 2 àtoms.

Definicions de Substàncies Pures

• Element: Substància pura formada per àtoms d'igual nombre atòmic (Z).
• Compost: Substància pura formada per àtoms de diferent nombre atòmic (Z).

Metalls i No-Metalls

• Metalls: Estan a l'esquerra de la Taula Periòdica (TP). Tenen pocs electrons a la capa de valència i en perden per assolir l'octet i formar *cations*.
• No-Metalls: Per assolir l'octet, guanyen electrons i formen *anions*.

Tipus d'Enllaços i Xarxes

Enllaç Covalent

Compostos formats per no-metall + no-metall o no-metall + hidrogen. Aquests compostos només formen ions negatius.

Xarxa Covalent: En l'enllaç covalent, dos o més àtoms es mantenen cohesionats perquè comparteixen un nombre parell d'electrons (de dos en endavant).

Elements formats per xarxes cristal·lines covalents: No hi ha molècules individuals. Exemples: Carboni (diamant, grafit, nanotubs de C).

Enllaç Iònic i Metàl·lic

En el cas de l'enllaç iònic, es consideren xarxes cristal·lines.

Xarxa Metàl·lica: Tipus d'enllaç de gran cohesió degut al fet que diversos àtoms comparteixen un *núvol d'electrons* que circulen d'una òrbita a una altra sense pertànyer a un nucli concret.

Definicions d'Estructura Química

• Àtom: És la part més petita que forma part d'un sistema químic. És la mínima quantitat d'un element químic que presenta les mateixes propietats de l'element.
• Molècula: És un grup elèctricament neutre i suficientment estable d'almenys dos àtoms units per enllaços químics molt forts (covalents).
• Xarxa Cristal·lina: Estructura contínua de milions i milions d'àtoms ordenats regularment.