Models Atòmics, Estructura i Taula Periòdica

Models Atòmics Històrics

Model Atòmic de Dalton

• La matèria està constituïda per àtoms.
• Els àtoms són indivisibles i no es modifiquen en les reaccions químiques. (Aquesta premissa ha estat demostrada errònia)
• Tots els àtoms d’un element químic són iguals.
• Els àtoms d’elements químics diferents són diferents.
• Els compostos estan formats per la unió d’àtoms. Els àtoms només canvien de lloc, ja que els àtoms proposats per Dalton són neutres.

Model Atòmic de Thomson

Thomson va demostrar l’any 1897 que en les descàrregues elèctriques de gasos s’obtenien partícules amb una càrrega negativa que eren idèntiques per a qualsevol gas.

Thomson va anomenar aquestes partícules electrons, i va concloure que l’electró era un constituent fonamental de l’àtom.

El descobriment de l’electró indicava que l’àtom no és indivisible i està constituït per partícules subatòmiques.

Model Atòmic de Rutherford

L’any 1911, Rutherford va llançar partícules alfa, que tenen una càrrega elèctrica positiva, com si fossin projectils, a una làmina molt prima d’or.

Va observar que gairebé totes les partícules travessaven la làmina sense desviar-se.

Per aquest fet, Rutherford va proposar el Model Atòmic Nuclear, que descriu l’àtom com:

• Un nucli central molt petit, que concentra la major part de la massa de l’àtom.
• Una part exterior o escorça que conté els electrons que giren al voltant del nucli i descriuen òrbites circulars.

El Model Atòmic Actual (Bohr i Chadwick)

El físic danès Bohr, l’any 1913, va publicar el seu model atòmic, que deia que l’àtom està format per un nucli compacte amb càrrega positiva i una escorça on els electrons estan distribuïts en diferents capes o òrbites.

Més tard, l’any 1932, Chadwick va descobrir una nova partícula del nucli: el neutró.

Estructura de l'Àtom: Nucli i Escorça

• El Nucli: És molt petit en comparació amb el volum total de l’àtom i concentra gairebé tota la seva massa. Té dos tipus de partícules: els protons (amb càrrega positiva) i els neutrons (elèctricament neutres). El nucli, doncs, té una càrrega elèctrica positiva.
• L’Escorça: És la zona on els electrons es mouen al voltant del nucli. Els electrons tenen una càrrega elèctrica negativa. La seva massa és molt inferior a la del protó.

Conceptes Fonamentals de l'Estructura Atòmica

Nombre Atòmic (Z)

És el nombre de protons que té un àtom (Z). En un àtom neutre, hi ha el mateix nombre de protons que d’electrons.

Nombre Màssic (A)

El nombre màssic (A) d’un àtom és el nombre de partícules que té en el nucli, és a dir, la suma del nombre de protons (Z) i la de neutrons (n). Fórmula: A = Z + n

Massa Atòmica

La massa atòmica és la massa d’un dels seus àtoms. Les masses d’àtoms són quantitats molt petites i no és pràctic expressar-les amb nombres del Sistema Internacional (S.I.).

Isòtops

Els isòtops són els àtoms que tenen el mateix nombre atòmic, però un nombre màssic diferent. Dos isòtops pertanyen al mateix element químic perquè tenen el mateix nombre atòmic.

L’Escorça Atòmica i la Distribució d'Electrons

L’escorça atòmica ocupa gairebé tot el volum de l’àtom, però té una massa molt petita si es compara amb la del nucli. És on es troben els electrons, que ocupen zones al voltant del nucli en diferents capes:

• 2 electrons a la 1a capa (K)
• 8 electrons a la 2a capa (L)
• 18 electrons a la 3a capa (M)
• 32 electrons a la 4a capa (N)

Ions: Cations i Anions

Són àtoms que han perdut o guanyat electrons a l’escorça:

• Cations: Si un àtom neutre perd electrons, queda amb un excés de càrrega positiva i es transforma en ió positiu o catió.
• Anions: Si un àtom neutre guanya electrons, queda amb excés de càrrega negativa i es transforma en ió negatiu o anió.

L'Organització dels Elements: La Taula Periòdica

Taula Periòdica de Mendeleiev (1870)

L’any 1870, Mendeleiev i Meyer van ordenar els elements segons els valors de la seva massa atòmica. Els elements es disposaven en una taula de files i columnes, on els elements de cada columna tenien propietats semblants.

A la taula van quedar espais buits que havien de correspondre a elements químics encara no descoberts.

La Taula Periòdica Actual (Moseley)

Moseley va fer el mateix que Mendeleiev, però va ordenar els elements segons els valors creixents del seu nombre atòmic (és a dir, el seu nombre de protons). La taula periòdica consta de 7 files (períodes) i 18 columnes (grups) i un total de 116 elements.

Propietats dels Elements Químics

• Metalls: Grup majoritari d’elements, situats a l’esquerra i al centre de la Taula Periòdica. Tenen lluïssor, són sòlids a temperatura ambient (excepte el mercuri). Són maleables (poden formar làmines) i dúctils (poden formar fils), i són bons conductors de la calor i l’electricitat.
• No Metalls: Situats a la part superior dreta. Són mals conductors. A temperatura ambient poden ser gasosos, líquids o sòlids.
• Semimetalls: Es troben entre els metalls i els no metalls a la TP. Són sòlids a temperatura ambient.
• Hidrogen: Element amb l’estructura més simple (àtom = 1 protó + 1 electró).
• Gasos Nobles: Columna dreta. En condicions normals són inerts. No reaccionen amb cap altre element.

Enllaços Químics i Regularitats

Regularitat de la Mida Atòmica a la TP

La mida dels àtoms depèn de:

• Atracció: Que el nucli exerceix sobre els electrons de l’escorça, tendint a disminuir la mida.
• Repulsió: Entre els electrons i l’augment del nombre de capes, tendint a incrementar la mida.

Per què s'uneixen els Àtoms?

Els àtoms s'uneixen els uns amb els altres perquè l'energia final del sistema sigui més petita que la que tenien abans d'unir-se. Aquest procés s'anomena Enllaç Químic.

La Regla de l'Octet

Permet que l'àtom pugui aconseguir 8 electrons en la capa de valència (capa final), excepte l’Heli, que en té 2.