Química General: Estructura Atòmica, Enllaços, Geometria Molecular i Estequiometria

Fonaments de l'Estructura Atòmica i Enllaços

Regla de Möller i Configuració Electrònica

Configuració electrònica (exemple): 1s² 2s² 3s² 3p⁶ 3d¹⁰.

Propietats dels Enllaços Químics

• Energia: Com més fort és l'enllaç, més energia es necessita per trencar-lo.
• Longitud: Enllaç simple > Enllaç doble > Enllaç triple.
• Polaritat: (Concepte implícit).

Propietats Periòdiques

• Segona Energia d’Ionització: Energia necessària per arrencar un segon electró d’un àtom. Augmenta al llarg del període i disminueix cap avall al grup.
• Radi Iònic: Radi d’un ió. Els cations són més petits que els àtoms neutres; els anions, més grans.

Ions i Substàncies Iòniques

Passos per Dibuixar Estructures de Lewis

1. Determina els electrons de valència: Calcula el nombre total d’electrons de valència (suma de tots els àtoms).
2. Determina l’àtom central: Normalment és el menys electronegatiu (excepte l’hidrogen).
3. Col·loca els electrons per formar enllaços: Uneix els àtoms amb enllaços simples (1 parell d’electrons per enllaç).
4. Distribueix els electrons restants per completar els octets: Comença per l’àtom central i afegeix parells lliures fins a completar l’octet (8 electrons) per a cada àtom. (L'hidrogen només necessita 2 electrons).

   Exemple: L’oxigen ja té 4 electrons en els enllaços; afegeix 2 parells lliures més (4 electrons). Ara té 8 electrons (octet complet). Els hidrògens tenen 2 electrons cadascun i també compleixen la regla.

5. Revisa que els electrons totals coincideixin: Verifica que el nombre total d’electrons de la molècula coincideixi amb el càlcul inicial.

Determinació de la Geometria Molecular (VSEPR)

1. Escriu la fórmula de Lewis: Representa els enllaços i els parells solitaris al voltant de l'àtom central.
2. Compta les regions d’electrons: Cada regió compta com 1 regió (enllaç senzill, doble o triple, o un parell solitari).
3. Determina la disposició electrònica:
   • 2 regions: Lineal
   • 3 regions: Trigonal plana
   • 4 regions: Tetraèdrica
   • 5 regions: Bipiramidal trigonal
   • 6 regions: Octaèdrica
4. Ajusta segons els parells solitaris: Els parells solitaris ocupen més espai i afecten la geometria molecular. Descriu la geometria molecular només amb els àtoms.

Angles de Geometria Molecular

• Lineal: 180°
• Trigonal plana: 120°
• Angular (3 regions, 1 parell solitari): <120°
• Tetraèdrica: 109.5°
• Piramidal trigonal (4 regions, 1 parell solitari): <109.5°
• Angular (4 regions, 2 parells solitaris): 104.5°
• Bipiramidal trigonal: 90° i 120°
• Octaèdrica: 90°

Càlculs Químics: Estequiometria i Dissolucions

Passos per Resoldre Problemes d'Estequiometria

1. Escriu i ajusta l’equació química.
2. Identifica les dades donades i la incògnita.
3. Converteix les masses a mols: mols = massa (g) / massa molar (g/mol).
4. Utilitza els factors estequiomètrics per calcular els mols del producte o reactiu desitjat.
5. Converteix els mols a grams: massa (g) = mols × massa molar (g/mol).

Exemple d'Estequiometria

Si tens 10 g de CH₄ (massa molar: 16,04 g/mol), calcules 0,624 mols. Si la proporció és 1:1 (CH₄ a CO₂), obtens 0,624 mols de CO₂. Multiplicant pels 44,01 g/mol de CO₂, es formen 27,44 g de CO₂.

Càlculs de Dilucions

Utilitza la fórmula: C₁ × V₁ = C₂ × V₂ (C = concentració, V = volum).

Exemple de Dilució

Per preparar 500 mL d’una dissolució 0,5 M d’HCl a partir d'una de 1,5 M: 1,5 × V₁ = 0,5 × 500. Es necessiten 166,7 mL de la dissolució concentrada. Afegeix dissolvent fins al volum final desitjat.

Preparació de Dissolucions

1. Calcula la quantitat de solut necessària.
2. Calcula els mols: n = C × V (L).
3. Calcula la massa: massa = n × massa molar.
4. Dissol la massa calculada en una part del dissolvent.
5. Afegeix dissolvent fins a arribar al volum final desitjat i barreja bé.

Exemple de Preparació de Dissolució

Per preparar 250 mL (0,250 L) d’una dissolució 0,5 M de NaCl (massa molar: 58,44 g/mol): 0,125 mols (0,5 M × 0,250 L). Massa necessària: 0,125 × 58,44 = 7,31 g. Dissol 7,31 g de NaCl i afegeix aigua fins a 250 mL.