Tema 8: Estructura Atòmica i Taula Periòdica

1. Evolució Històrica de la Teoria Atòmica

• Teoria Atòmica de Dalton (s. XIX)

  • Fonaments:

    • L'àtom és indivisible.

    • Elements formats per àtoms iguals en massa i propietats.

    • Àtoms d'elements diferents tenen massa i propietats diferents.

    • Compostos es formen per unió d'àtoms en relació numèrica senzilla.

  • Explicació:

    • Discontinuïtat de la matèria.

    • Lleis ponderals.

    • Relacions estequiomètriques.

  • Descripció:

    • Partícules esfèriques.

2. Models Atòmics

• Model de Thomson (1904)

  • Fonaments:

    • Àtom no és indivisible.

    • Format per matèria carregada positivament i electrons.

  • Descripció:

    • Àtom com un conjunt d'electrons incrustats en una massa esfèrica de càrrega positiva.

  • Explicació:

    • L’existència d’ions i la naturalesa elèctrica de la matèria.

• Experiència de Rutherford (1911)

  • Rutherford bombardeja làmina d'or amb partícules a.

  • Observacions:

    • La majoria travessen sense desviar-se.

    • Algunes es desvien; molt poques reboten.

  • Conclusió: L'àtom no podia ser massís.

• Model de Rutherford (1911)

  • Descripció:

    • Àtoms formats per protons, neutrons i electrons.

    • Nombre de protons (Z) igual per àtoms del mateix element, massa variable.

    • Àtom neutre pel balanç entre protons i electrons.

    • Nucli concentra major massa i càrrega positiva.

  • Explicació:

    • Existència d'isòtops i reactivitat química.

• Model de Bohr (1913)

  • Descripció:

    • Energia de l'electró quantitzada en posicions estables (òrbites).

    • Absorció/Emissió d'energia durant el salt entre nivells d'energia.

  • Explicació:

    • Espectres d'absorció i emissió de l'hidrogen.

• Model Mecano-Quàntic (1926)

  • Fonaments:

    • Dualitat ona-partícula (L. de Broglie).

    • Principi d'incertesa (W. Heisenberg).

  • Descripció:

    • Electrons descrits per funció matemàtica (orbital).

  • Explicació:

    • Espectres d'absorció i emissió per tots els elements.

3. Configuració Electrònica dels Elements

• Els electrons es disposen en orbitals atòmics segons:

  • Principi d’exclusió de Pauli:

    • Dos electrons no poden tenir els mateixos 4 nombres quàntics.

  • Regla de Hund:

    • Electrons emplenen orbitales degenerats alternativament.

• Configuració Electrònica Fonamental:

  • Electrons ocupant orbitales d’energia menor.

• Configuració Electrònica Excitada:

  • Un electró en un orbital d’energia superior.

4. Classificació i Propietats Periòdiques

• Taula Periòdica:

  • Ordenats per Z (nombre atòmic) es repeteixen propietats.

  • Períodes: Files amb el mateix nombre de nivells electrònics.

  • Grups: Columnes amb la mateixa configuració electrònica de la capa de valència.

• Propietats Químiques:

  • Depenen dels electrons de valència, força d’atracció del nucli.

  • Varietat en Períodes: A l'augmentar Z, força d'atracció augmenta cap a la dreta.

  • Varietat en Grups: A l'augmentar Z, la distància augmenta i la força disminueix cap a avall.

5. Propietats Físiques i Químiques dels Elements

• Radi Atòmic:

  • Disminueix cap a la dreta en un període.

• Caràcter Metàl·lic:

  • Augmenta cap avall i a l'esquerra de la taula.

• Electronegativitat:

  • Capacitat d'atreure electrons; mesurada en escala de Pauling.

6. Enllaços Químics

• Definició Bàsica:

  • Forces que mantenen units àtoms, ions o molècules en substàncies.

• Enllaç Ionic:

  • Formació a partir de transferència d’electrons entre metall i no-metall.

• Enllaç Covalent:

  • Compartició d’electrons entre no-metalls.

• Enllaç Metall·lic:

  • Electrons deslocalitzats en una xarxa de cations.

7. Propietats dels Compostos

• Compostos Iònics:

  • Sòlids a temperatura ambient, dures, conductores en dissolució, solubles en dissolvents polars.

• Compostos Covalents:

  • Generalment gasosos o líquids amb punts de fusió i ebullició baixos.

• Substàncies Metàl·liques:

  • Conductors de calor i electricitat, dúctils i mal·leables.