Tècniques de Separació i Models Atòmics

Tècniques de Separació de Mescles

Una tècnica de separació és un procediment per separar els components d'una mescla. El fonament del procediment és aprofitar les propietats específiques de cada component.

Tècniques Comuns

• Decantació: Per separar un sòlid mesclat heterogèniament amb un líquid en el qual és insoluble o bé dos líquids immiscibles de densitat diferent.
• Filtració: Utilitza un paper de filtre.
• Vaporització: Escalfem la solució en una càpsula de porcellana fins que el líquid s'ha evaporat del tot. És un procediment ràpid i senzill, però la grandària del gra és petita.
• Cristal·lització: Consisteix a deixar la solució en un cristal·litzador perquè el líquid s'evapori a temperatura ambient.

Altres Tècniques

• Centrifugació: Consisteix a separar els components fent girar la mostra. A major velocitat de rotació, les partícules més denses se situen més allunyades de l'eix de rotació.
• Sublimació: Si un dels components de la mescla sublima en escalfar-lo (passa directament de sòlid a gas), tan sols cal escalfar la mescla per separar-lo i tot seguit haurem de refredar el gas perquè torni a sublimar a sòlid.
• Magnetisme: Si un metall o aliatge té propietats magnètiques, es veurà atret per un imant, fet que ens permetrà separar-lo d'aquelles substàncies que no són magnètiques.
• Destil·lació: És una tècnica que ens permet separar i recuperar els components líquids d'una solució. Es centra a aprofitar la diferència de temperatura d'ebullició dels components.
• Cromatografia: Quan un dissolvent arrossega una mescla de substàncies a través d'un suport, es mouen a diferent velocitat.

Teoria Atòmica i Models

Teoria Atòmica de Dalton

• La matèria està formada per partícules extremadament petites, indivisibles i indestructibles anomenades àtoms.
• Cada element químic té tots els àtoms idèntics, però diferents dels àtoms d'altres elements químics.
• Cada compost químic està format per la unió d'àtoms de diferents elements, sempre del mateix tipus i en la mateixa proporció.

Elements i Compostos Químics

• Un element químic és una substància que no es pot descompondre en altres de més senzilles, perquè està formada per un únic tipus d'àtom.
• Un compost és una substància que es pot descompondre en altres de més senzilles, perquè està formada per àtoms de més d'un tipus d'element.

L'electròlisi servia per descompondre una substància pura en els seus elements.

Model Atòmic de Thomson

Thomson va descobrir una partícula subatòmica, l'electró, que presentava la propietat de tenir càrrega elèctrica.

Naturalesa Elèctrica de la Matèria

• Hi ha càrregues elèctriques de dos tipus: positives (+) i negatives (-).
• Les càrregues elèctriques de diferent tipus s'atreuen, mentre que les del mateix tipus es repel·leixen.
• Les càrregues elèctriques poden passar d'un objecte a un altre.
• Com menor sigui la distància entre les càrregues, més gran serà la força d'atracció o de repulsió.

Teoria del Model Atòmic de Thomson

Thomson va descobrir que els electrons són partícules molt petites amb càrrega elèctrica negativa i va proposar un model atòmic segons el nou descobriment. Els àtoms estan formats per electrons, amb càrrega elèctrica negativa, que estan distribuïts per una esfera de matèria de càrrega positiva, de manera que, globalment, l'àtom és elèctricament neutre.

Model Atòmic de Rutherford

Rutherford va concloure que tota la matèria estava acumulada en un petit volum, el nucli, i la resta de l'àtom estava pràcticament buit.

• Els àtoms tenen dues zones diferents: el nucli atòmic i l'escorça electrònica.
• El nucli és molt petit comparat amb l'àtom, però conté gairebé tota la massa i tota la càrrega positiva.
• Els electrons giren al voltant del nucli en un espai molt més gran. El nombre d'electrons iguala la càrrega positiva del nucli i l'àtom és elèctricament neutre.

Més endavant es va descobrir que els àtoms contenien dues partícules subatòmiques més, a més dels electrons: els protons i els neutrons. Els protons tenen la mateixa càrrega elèctrica que els electrons, però positiva, i una massa molt més gran. Els neutrons no tenen càrrega elèctrica i la massa és idèntica a la del protó. Protons i neutrons es troben junts al nucli.

Nombre Atòmic i Nombre Màssic

Els àtoms estan formats per protons, neutrons i electrons.

• El nombre atòmic (Z) és el nombre de protons que té un àtom. Tots els protons es troben al nucli.
• El nombre màssic (A) és el nombre total de partícules que hi ha al nucli d'un àtom, la suma del nombre de protons i el nombre de neutrons.

Isòtops: Són aquells àtoms que tenen el mateix nombre atòmic, però el nombre màssic diferent.

Abundància isotòpica natural: El percentatge de cadascun dels isòtops que hi ha a la natura formant un element és l'abundància isotòpica natural de l'element.

Radioisòtops

Algunes substàncies emetien una radiació desconeguda. Es va explicar admetent que alguns isòtops, anomenats radioisòtops, mostraven radioactivitat perquè els nuclis eren inestables i acabaven desintegrant-se.

Tipus de Radiació

Radiació alfa, radiació beta, radiació gamma. La radiació gamma és nociva per a la salut.

Període de semidesintegració: És el temps que triguen a desintegrar-se la meitat dels nuclis inicials del radioisòtop.

Aplicacions dels Radioisòtops

Aplicacions en Medicina

• Fer exploracions diagnòstiques: El procediment d'exploració consisteix a injectar al pacient una solució amb radioisòtops d'aquells elements que tendeixen a incorporar-se a l'òrgan del qual volem fer el diagnòstic.
• Tractament del càncer: S'usa amb fins terapèutics per destruir cèl·lules canceroses. Consisteix a subministrar petites dosis de radiació, concentrada en els teixits cancerosos.

Energia Nuclear

Fissió nuclear: Bombardejar àtoms d'urani amb neutrons, els nuclis es trencaven. En aquest trencament, s'alliberava gran quantitat d'energia.

Centrals Nuclears

La quantitat de calor que es desprèn en el procés de fissió és enorme. La calor que es produeix en la fissió de l'urani s'utilitza per passar aigua líquida a estat de vapor; el vapor d'aigua a pressió mou unes turbines acoblades a uns generadors elèctrics, que produeixen corrent elèctric.

Riscos de les Centrals Nuclears

• Les reaccions nuclears poden descontrolar-se accidentalment (com va passar el 1986 a la central de Txernòbil, Ucraïna).
• S'hi generen força residus radioactius que no es poden tractar fàcilment per convertir-los en innocus i, per aquest motiu, han de ser aïllats del medi ambient amb molta cura.

Fusió nuclear: Es produeix quan nuclis petits s'uneixen per formar nuclis amb més massa; en aquest procés es desprèn una gran quantitat d'energia.

Avantatges i Inconvenients de la Fusió Nuclear

• El primer avantatge és que es tracta d'un procés que desprèn una gran quantitat d'energia. La fusió nuclear és el procés més energètic que coneixem.
• L'altre avantatge és que el combustible que s'hi utilitza és l'hidrogen, element que abunda en mars i oceans. La fusió nuclear és un procés més net que la fissió nuclear perquè no genera tants residus radioactius.
• L'inconvenient és la dificultat a l'hora de controlar la fusió nuclear, perquè la temperatura a què s'arriba (de l'ordre de milions de graus) necessita unes instal·lacions especialitzades que encara es troben en fase experimental.