La Matèria: Estats, Classificació i Estructura Atòmica (Guia Completa)

Estats de la Matèria i Teoria Cineticomolecular

Definicions dels Estats Físics

• Estat Sòlid: Forma i volum constants. Es poden deformar o trencar.
• Estat Líquid: Volum constant i forma variable. No es pot reduir el volum.
• Estat Gasós: Forma i volum variables. Poden comprimir-se i expandir-se amb facilitat.

Teoria Cineticomolecular de la Matèria

Aquesta teoria es basa en dos principis fonamentals:

1. La matèria és discontínua (formada per partícules).
2. Aquestes partícules materials es troben en constant moviment a causa de les forces de cohesió i les de repulsió.

Forces que Actuen sobre les Partícules

• Forces de Cohesió: Tendeixen a mantenir les partícules materials unides entre si.
• Forces de Repulsió: Tendeixen a dispersar les partícules i allunyar-les les unes de les altres.

Canvis d'Estat

• Fusió: Pas de sòlid a líquid.
• Solidificació: Pas de líquid a sòlid.
• Vaporització: Pas de líquid a gas.
• Condensació: Pas de gas a líquid.
• Sublimació: Pas de sòlid a gas.
• Condensació a Sòlid (Deposició): Pas de gas a sòlid.

Classificació de la Matèria

La matèria es classifica en mescles i substàncies pures:

• Mescles: Composició i propietats variables. Poden separar-se en altres substàncies més simples mitjançant processos físics.
  • Mescles Heterogènies
  • Mescles Homogènies
• Substàncies Pures: Tenen composició fixa i propietats constants. No poden separar-se en altres substàncies per mètodes físics.
  • Compostos
  • Elements

Elements i Compostos

• Elements: Substàncies pures que no poden descompondre's en altres de més senzilles per mètodes químics.
• Compostos: Substàncies pures que sí que es poden descompondre en altres de més senzilles per mètodes químics.

Tècniques de Separació de Mescles

• Mescles Heterogènies: Filtració i Decantació.
• Mescles Homogènies: Destil·lació i Cristal·lització.

Solucions Químiques

• Solució: És una mescla els components de la qual no es poden distingir a ull nu i que té composició uniforme. El procés s'anomena dissolució.
• Solut: És la substància que es dissol i és el component que es troba en menor quantitat.
• Dissolvent: És la substància que dissol el solut, i és el component que es troba en major quantitat.
• Solució Saturada: A una temperatura determinada, ja no admet més solut.
• Cristal·lització: A mesura que s'afegeix més solut, augmenta la dificultat de les partícules per dispersar-se i les molècules del solut tendeixen a unir-se.

Factors que Influeixen en la Solubilitat

• La solubilitat dels gasos en líquids augmenta amb la pressió.
• La solubilitat dels gasos en líquids disminueix amb la temperatura.
• La solubilitat dels sòlids en líquids augmenta amb la temperatura.

Factors que Influeixen en la Velocitat de Dissolució d'un Sòlid

Són la superfície de contacte i l'agitació.

L'Estructura Atòmica

Teoria Atòmica de Dalton

Principis fonamentals:

• La matèria està formada per petites partícules, separades i indivisibles (àtoms).
• La substància que té tots els seus àtoms iguals és un element.
• Els àtoms dels diversos elements es distingeixen per la seva massa i les seves propietats.
• Els àtoms d'elements diferents poden unir-se en quantitats fixes per originar compostos. Els àtoms del compost són també iguals en massa i en propietats.

Nota: Tres anys més tard, Avogadro va canviar el nom d'àtoms compostos pel de molècules.

Història i Models Atòmics Clau

1897: Descobriment de l'Electró (Thomson)

L'àtom és una partícula esfèrica carregada positivament a l'interior de la qual es troben incrustats els electrons (e^-).

1911: Descobriment del Protó (Rutherford)

Va descobrir que els àtoms no eren massissos, sinó que estan buits. L'àtom està format per un nucli tremendament petit, i al voltant giren electrons en òrbites circulars. És en el nucli on es troben les partícules amb càrrega positiva anomenades protons. Un electró té la mateixa càrrega que un protó, però de signe contrari.

1913: Model Atòmic de Bohr

Els electrons giren al voltant del nucli en uns determinats nivells energètics, cadascun dels quals pot contenir un nombre variable d'electrons.

1932: Descobriment del Neutró (Chadwick)

El neutró té una massa similar a la del protó, però sense càrrega elèctrica. Com el protó, el neutró es troba només al nucli.

Model Atòmic Actual

L'àtom es divideix en nucli i escorça:

• El Nucli: És la part central de l'àtom, on es troben els protons i els neutrons. El nucli és molt petit en comparació amb l'àtom.
• L'Escorça: És la part exterior que conté els electrons. Aquests electrons es troben dividits en nivells energètics (de l'1 al 7) situats dintre d'orbitals. Un orbital és la regió de l'espai al voltant del nucli on és molt probable trobar l'electró.

Massa, Càrrega i Volum

• Tota la massa de l'àtom es troba al nucli i correspon a la suma de protons i neutrons.
• L'àtom és elèctricament neutre; per tant, el nombre de protons i electrons ha de ser el mateix.
• El volum de l'àtom ve definit per l'últim nivell electrònic ocupat i és 10¹⁵ vegades més gran que el volum del nucli.

Nombre Atòmic (Z) i Nombre de Massa (A)

• Nombre Atòmic (Z): És el nombre de protons que tenen els nuclis dels àtoms d'un element. Aquest valor és diferent en cada element. Com que ens indica el nombre de protons, també indica el d'electrons (en un àtom neutre).
• Nombre de Massa (A): És la suma del nombre de protons i de neutrons que té el nucli d'un àtom.

El Símbol Químic és una abreviatura dels elements químics. Amb aquests dos valors (Z i A) i el símbol, es caracteritzen els diferents elements.