Resum Complet de Química: Models Atòmics, Enllaços i Taula Periòdica

1. Models Atòmics

Model de Bohr:

• L'àtom té un nucli amb protons i neutrons.
• Els electrons giren al voltant del nucli en òrbites circulars quantificades (nivells d’energia).
• Cada òrbita té una energia fixa.

• Formula per l'energia de l'electró en el nivell n:

• Salt d’electrons entre nivells explica les línies espectrals.

Model de Lewis:

• Representa els electrons de valència (última capa) en punts al voltant del símbol químic.
• Ajuda a preveure la formació d’enllaços i estructures de compostos.

2. Partícules Subatòmiques i Isòtops

• Protons (p⁺): càrrega +1, massa ≈ 1 u.
• Neutrons (n⁰): càrrega 0, massa ≈ 1 u.
• Electrons (e^-): càrrega -1, massa gairebé 0.

Isòtops: àtoms del mateix element (mateix nombre atòmic Z) però amb diferent nombre de neutrons.

Nombre atòmic (Z): nombre de protons → identifica l'element.

Massa atòmica (A): protons + neutrons.

3. Magnituds Molars i Càlculs

• Mol: unitat per a la quantitat de substància, 1 mol = 6.022×10²³ partícules (númer d’Avogadro).
• Massa molar (M): massa d’1 mol d’una substància (g/mol), coincideix amb massa atòmica o molecular expressada en unitats g/mol.

• Fórmules clau:

  
  on
  n = mols,
  m = massa (g),
  M = massa molar (g/mol).

• Massa molecular = suma de masses atòmiques dels àtoms que formen la molècula.

4. Taula Periòdica i Variacions Periòdiques

• Elements ordenats per nombre atòmic (Z).
• Grups: columnes, tenen propietats semblants (mateixos electrons de valència).
• Períodes: files, augmenta el nivell d’energia.

Variacions periòdiques:

• Volum atòmic: disminueix d’esquerra a dreta dins un període (més protons, més atracció).
• Energia d’ionització: energia necessària per treure un electró; augmenta d’esquerra a dreta i de baix a dalt.
• Electronegativitat: capacitat d’un àtom d’atreure electrons; segueix la mateixa tendència que energia d’ionització.

1. Tipus d’enllaços químics i propietats

Enllaç metàl·lic

• Ocupa metalls.
• Electrons de valència deslocalitzats en un “mar d’electrons”.
• Propietats:
  • Bona conductivitat elèctrica i tèrmica.
  • Maleabilitat i ductilitat.
  • Brillantor metàl·lica.
  • Elevats punts de fusió i ebullició (en general).

Enllaç iònic

• Entre un metall (catió) i un no metall (anió).
• Transferència d’electrons.
• Formació de xarxes cristal·lines.
• Propietats:
  • Elevats punts de fusió i ebullició.
  • Generalment sòlids i fràgils.
  • Bons conductors en dissolució o en estat líquid.
  • Solubles en aigua.

Enllaç covalent

• Compartició d’electrons entre dos no metalls.
• Model de Lewis: es representen amb punts (electrons) i línies (enllaços) per mostrar quins electrons es comparteixen.
• Propietats:
  • Baixos punts de fusió i ebullició (molècules).
  • Poden ser gasos, líquids o sòlids.
  • No conductors en estat sòlid o líquid.
  • Solubilitat variable.

3. Forces intermoleculars

• Pont d’hidrogen:
  Força intermolecular forta entre molècules amb H unit a F, O o N.
  Exemple: H₂O, NH₃.
• Forces de Van der Waals (forces de dispersió):
  Interaccions febles entre molècules no polars o entre parts no polars d’una molècula.
• Forces dipol-dipol:
  Entre molècules polars, atraccions entre extrems amb càrregues parcials diferents.

3. Isomeria orgànica

• Isomeria de cadena: diferent esquelet de carboni (lineal vs ramificat).
• Isomeria de posició: mateix esquelet, diferents posicions del grup funcional.
• Isomeria de funció: diferent grup funcional (ex: alcohol i èter amb mateixa fórmula molecular).

L'isomeria afecta propietats físiques (punt ebullició, solubilitat) i químiques.

1. Principals grups funcionals i nomenclatura

2. Relació estructura-propietats

• Polaritat i solubilitat:
  Alcohols, àcids i amides són polars i solen formar ponts d’hidrogen → solubles en aigua.
  Hidrocarburs són apolars → insolubles en aigua.
• Punts de fusió i ebullició:
  Els compostos amb enllaços d’hidrogen (alcohols, àcids) tenen punts més alts que hidrocarburs similars.

Periodicitat de propietats a partir de la configuració electrònica

a) Volum atòmic

• Disminueix d’esquerra a dreta en un període: més protons → major atracció sobre electrons → àtom més petit.
• Augmenta de dalt a baix en un grup: més nivells electrònics ocupats → més gran.

b) Energia d’ionització (EI)

• Energia necessària per treure un electró.
• Augmenta d’esquerra a dreta (període) perquè els electrons estan més fortament subjectats.
• Disminueix de dalt a baix (grup) perquè els electrons externs estan més lluny del nucli.

c) Electronegativitat

• Capacitat d’un àtom per atraure electrons en un enllaç.
• Augmenta d’esquerra a dreta (període) per major càrrega nuclear efectiva.
• Disminueix de dalt a baix (grup) perquè la distància i la repulsió fan que l'atracció sigui menor.

3. Relació amb l'estructura electrònica

• Els electrons de valència (últim nivell ocupat) determinen aquestes propietats.
• La configuració mostra la distribució que justifica la càrrega efectiva i el comportament químic.

d) Expliqueu amb tants detalls com sigui possible el procediment de laboratori que fareu servir per fer la dissolució anterior, incloent-hi la part d’emmagatzematge. Podeu acompanyar l'explicació amb esquemes o dibuixos. Feu primer una llista del material i dels equips de protecció individual (EPI) que necessiteu. Especifiqueu amb quin instrument es pot mesurar el pH de la dissolució.
[0,5 punts]

Material necessari:
• Vas de precipitats o proveta de 25 mL
• Pipeta graduada de 5 mL
• Matràs aforat de 1000 mL
• Aigua destil·lada a temperatura ambient
• pHmetre

EPI: Ulleres de seguretat i guants.

Preparació dels materials: ens assegurem de tenir tot el material necessari a mà abans de començar; net i sec, en el cas del material de vidre.

Preparació de la dissolució: posar-se els guants i les ulleres de seguretat abans de començar a fer qualsevol manipulació de productes químics.
Al got de precipitats o proveta, afegir-hi un volum adequat de la dissolució de HCOOH comercial al 85 % per a després poder agafar amb la pipeta el volum necessari.
Agafar una pipeta de 5 mL graduada per agafar 2,2 mL.
Afegir els 2,2 mL d’àcid fòrmic de la pipeta al matràs aforat de 1.000 mL, afegir-hi l'aigua destil·lada, agitar-ho (evitar la formació de borbolles d’aire dins del matràs).
Portar a l'alçada dels ulls la marca d'enrasament del matràs, assegurar que el menisc del líquid estigui just al nivell de referència marcat.

Emmagatzematge: una vegada la dissolució estigui preparada, cal emmagatzemar-la adequadament en un recipient amb una tapa hermètica; etiquetar el recipient amb la identificació de la dissolució, la concentració i les indicacions associades als riscos de la dissolució.

Mesura del pH: l'instrument de mesura del pH es coneix com a pHmetre.

Afirmació: Els electrons orbiten al voltant del nucli en òrbites quantitzades o nivells d’energia. Els electrons poden guanyar o perdre energia quan salten d’una òrbita a una altra.
Científic: Niels Bohr

Afirmació: Els àtoms són partícules indivisibles i indestructibles.
Científic: John Dalton

Afirmació: L'àtom conté electrons i té una càrrega negativa.
Científic: J. J. Thomson

Afirmació: L'àtom té un petit nucli carregat positivament al centre, que conté protons i neutrons. La major part de l' àtom és buit, amb electrons orbitant a l'exterior del nucli.
Científic: Ernest Rutherford