Guia Completa de Nombres Quàntics, Orbitals i Enllaç Químic

Nombres Quàntics

Els nombres quàntics descriuen les propietats dels electrons en els àtoms:

n (Nombre Quàntic Principal)

Indica el nivell d'energia principal de l'electró. Pot prendre valors enters positius (1, 2, 3...).

l (Nombre Quàntic Azimutal o Secundari)

Descriu la forma del subnivell o orbital. Pren valors enters des de 0 fins a n-1. Per exemple, si n=3, els valors possibles de l són 0, 1 i 2.

m (Nombre Quàntic Magnètic)

Especifica l'orientació de l'orbital dins l'espai. Pren valors enters des de -l fins a +l, incloent el 0. Per exemple, si l=2, els valors possibles de m són -2, -1, 0, 1, 2.

s (Nombre Quàntic d'Espín)

Indica el sentit de gir de l'electró sobre si mateix. Només pot prendre dos valors: +1/2 o -1/2. (Nota: Aquest nombre no estava explícitament al text original, però és fonamental).

Tipus d'Orbitals segons 'l'

• l = 0: Defineix 1 orbital s
• l = 1: Defineix 3 orbitals p
• l = 2: Defineix 5 orbitals d
• l = 3: Defineix 7 orbitals f

Capacitat Electrònica Màxima per Subnivell

• Subnivell s: 2 electrons màxims
• Subnivell p: 6 electrons màxims
• Subnivell d: 10 electrons màxims
• Subnivell f: 14 electrons màxims

Exemple per a n = 3

Si n = 3:

• l pot ser 0, 1, 2.
• m pot anar des de -2 fins a +2.

Els orbitals possibles són:

• 1 orbital 3s: Correspon a (n=3, l=0, m=0). Capacitat: 2 e⁻.
• 3 orbitals 3p: Corresponen a (n=3, l=1, m=-1), (n=3, l=1, m=0) i (n=3, l=1, m=1). Capacitat total: 6 e⁻.
• 5 orbitals 3d: Corresponen a (n=3, l=2, m=-2), (n=3, l=2, m=-1), (n=3, l=2, m=0), (n=3, l=2, m=1) i (n=3, l=2, m=2). Capacitat total: 10 e⁻.

Nota: La notació (x, y, z) de l'original es refereix als valors (n, l, m) respectivament.

Conceptes Relacionats

Òrbita

Camí definit que segueix un cos (com un electró segons models antics, o un planeta).

Orbital

Regió de l'espai al voltant del nucli atòmic on hi ha la màxima probabilitat de trobar un electró.

Ones

Les ones es classifiquen segons:

• La relació entre la direcció de vibració i la direcció de propagació:
  • Ones transversals: Vibració perpendicular a la propagació (ex: llum).
  • Ones longitudinals: Vibració paral·lela a la propagació (ex: so).
• La necessitat d'un medi material:
  • Ones mecàniques: Necessiten un medi material per propagar-se (ex: so, onades a l'aigua).
  • Ones electromagnètiques: No necessiten un medi material (ex: llum, raigs X).

Fórmules Relacionades amb Ones Electromagnètiques

c = λ / T

c = λ · ν

ΔE = h · ν

1 nm = 1 · 10^-9 m

λ (Lambda)

Longitud d'ona (unitats: metres, m).

ν (Nu)

Freqüència (unitats: Hertz, Hz o s^-1).

c

Velocitat de la llum en el buit (aproximadament 3 · 10⁸ m/s).

T

Període (unitats: segons, s). T = 1/ν.

ΔE

Energia d'un fotó (unitats: Joules, J).

h

Constant de Planck (6.63 · 10^-34 J·s).

Espectres Atòmics

Espectres continus:

Abasten totes les radiacions (longituds d'ona) compreses entre dos extrems, passant d'unes a les altres gradualment.

Espectres discontinus (o de línies):

Només contenen certes radiacions de determinades longituds d'ona, característiques de cada element.

Espectres d'emissió:

Espectres discontinus formats per la radiació emesa directament per una font (ex: un gas excitat).

Espectres d'absorció:

Espectres continus als quals els falten certes longituds d'ona que han estat absorbides per una matèria interposada entre la font i l'observador.

Models Atòmics (Breu Resum)

Model de Dalton:

Proposa que la matèria està formada per àtoms indivisibles. No considera l'existència d'electrons ni nucli.

Model de Rutherford:

Estableix que l'àtom té un nucli molt petit on es concentra la càrrega positiva i gairebé tota la massa. Els electrons orbiten al voltant del nucli.

Enllaç Químic

Els àtoms s'uneixen per assolir una configuració electrònica més estable, generalment de menor energia que la dels àtoms per separat.

Electronegativitat:

Mesura la tendència relativa d'un àtom a atreure cap a si mateix els electrons quan forma part d'un enllaç químic.

Tipus d'Enllaços Primaris

Enllaç iònic:

Es forma típicament entre un metall (baixa electronegativitat) i un no-metall (alta electronegativitat). Hi ha una transferència d'electrons, formant ions de signe contrari (catió + i anió -). La força d'enllaç és l'atracció electrostàtica entre aquests ions.

Enllaç covalent:

Es forma entre àtoms de no-metalls (electronegativitats similars i generalment altes). Els àtoms comparteixen un o més parells d'electrons. La força d'enllaç rau en aquesta compartició.

Enllaç metàl·lic:

Es forma entre àtoms de metalls. Els àtoms metàl·lics cedeixen els seus electrons de valència, formant una xarxa de cations positius immersos en un "núvol" o "mar" d'electrons deslocalitzats. La força d'enllaç és la interacció entre el núvol d'electrons i els cations positius.

Propietats dels Compostos segons l'Enllaç

Compostos Iònics

• Punts de fusió i ebullició alts.
• Sòlids durs però fràgils a temperatura ambient.
• Generalment solubles en dissolvents polars (com l'aigua).
• No conductors de l'electricitat en estat sòlid, però sí quan estan fosos o en dissolució aquosa.

Metalls (Enllaç Metàl·lic)

• Punts de fusió i ebullició variables, però generalment elevats.
• Dúctils i mal·leables. Duresa i densitat variables.
• Insolubles en la majoria de dissolvents (poden formar aliatges).
• Bons conductors de l'electricitat i la calor en estat sòlid i líquid.

Substàncies Moleculars (Enllaç Covalent Molecular)

• Punts de fusió i ebullició baixos (són gasos, líquids o sòlids tous a temperatura ambient).
• Generalment tous si són sòlids.
• La solubilitat depèn de la polaritat ("semblant dissol semblant").
• Generalment no conductors de l'electricitat.

Sòlids Reticulars (Enllaç Covalent de Xarxa Gegant)

• Punts de fusió i ebullició molt alts.
• Molt durs però fràgils (ex: diamant, quars).
• Generalment insolubles.
• Generalment no conductors de l'electricitat (amb excepcions notables com el grafit).

Moment Dipolar

Mesura la polaritat d'una molècula:

μ = q · d

on μ és el moment dipolar, q és la magnitud de la càrrega separada i d és la distància entre les càrregues.