Àtoms: Estructura, Propietats i Enllaços
1. La Constitució de l'Àtom
L'àtom és una estructura amb un nucli molt petit en relació amb la seva mida total. Al nucli hi ha protons i neutrons. Al voltant d'aquest nucli es mouen els electrons, a una distància considerable en comparació amb la mida del nucli. És a dir, la major part de l'àtom és buida. Els quarks formen els protons i els neutrons. Per representar un àtom: Z (nombre de protons) i A (suma de protons i neutrons). Tots els àtoms d'un element químic tenen el mateix nombre de protons. Els isòtops són àtoms que tenen el mateix nombre de protons però difereixen en el nombre de neutrons. Els isòtops són àtoms d'un mateix element químic.
2. L'Àtom Quantitzat
El model atòmic de Bohr: Niels Bohr va fer una sèrie d'estudis que el van portar a deduir que els electrons giren al voltant del nucli descrivint només unes determinades òrbites circulars, on no perden energia encara que girin i, per consegüent, no cauen cap al nucli, tal com predeia el model de Rutherford. Així, els electrons i les seves òrbites s'organitzen en capes, i en cada capa tenen una certa energia, per això s'anomenen nivells d'energia (1r nivell -> 2e, 2n nivell -> 8e, 3r nivell -> 18e, 4t nivell -> 32e...).
El model atòmic actual: Els estudis teòrics duts a terme pel científic austríac Edwin Schrödinger van permetre establir el model del núvol electrònic, el qual estableix que els electrons estan situats al voltant del nucli ocupant unes posicions més o menys probables, però no se'n pot predir la posició amb exactitud.
Un orbital és la regió de l'espai en què hi ha una probabilitat elevada (més del 90%) de trobar l'electró. Hi ha quatre tipus d'orbitals (s, p, d, f): Els orbitals s tenen forma esfèrica, els p són lobulars, i els d i f tenen formes més complexes. Els tipus d'orbitals que hi ha a cada nivell també estan determinats: 1r nivell -> 1s / 2n nivell -> 2s, 2p / 3r nivell -> 3s, 3p, 3d / 4t nivell -> 4s, 4p, 4d, 4f (orbitals p: px, py, pz / orbitals d: dxy, dxz, dyz, dx²-y², dz²).
3. Distribució dels Electrons en un Àtom
La configuració electrònica d'un àtom és la manera en què estan distribuïts els electrons al voltant del seu nucli. Exemple (Oxigen): 1s, 2s, 2p.
L'energia dels orbitals: Tots els orbitals d'un mateix tipus que hi ha en un nivell determinat tenen la mateixa energia; per això es col·loquen a la mateixa altura.
Els electrons de valència són els electrons responsables del comportament químic dels àtoms. Són els electrons situats en l'últim nivell. La valència d'un element és el nombre d'electrons que necessita o que li sobra per tenir complet el seu últim nivell.
4. Propietats Periòdiques dels Elements
Les propietats periòdiques dels elements químics són les propietats que podem estudiar en relació amb la posició de l'element en la taula periòdica.
La mida dels àtoms: En un grup, augmenta de dalt a baix. En un període, augmenta d'esquerra a dreta.
Gasos nobles: Es troben en el grup 18 del sistema periòdic. Els àtoms dels gasos nobles són molt més estables que els àtoms dels altres elements.
Els metalls són els elements que tendeixen a perdre electrons per aconseguir la configuració electrònica d'un gas noble. Així, es converteixen en ions positius (cations). Exemples: Na+, Fe2+, Al3+.
Els no-metalls són els elements que tendeixen a guanyar electrons per aconseguir la configuració electrònica d'un gas noble. Es converteixen en anions. Exemples: F-, S2-.
5. Tipus d'Enllaços
S'anomena enllaç químic la unió entre els àtoms que constitueixen un element o compost. Aquesta unió es produeix gràcies a les forces d'atracció que s'estableixen entre els àtoms. Són forces de caire elèctric, però amb algunes variacions, depenent de com siguin els àtoms que s'enllacen.
- Enllaç iònic: Es dóna entre ions de signe diferent, ja que les càrregues de signe contrari s'atreuen (Metall + No Metall). En un compost iònic, la fórmula només ens indica la proporció en què es troben els àtoms. En l'enllaç iònic no es formen molècules aïllades; els compostos iònics són sòlids cristal·lins.
- Enllaç covalent: Es dóna entre àtoms que comparteixen electrons, els quals són atrets pels nuclis dels àtoms (No Metall + No Metall). Si es combinen dos àtoms de Cl, es forma un enllaç simple. En canvi, si es combinen dos àtoms d'O, es forma un enllaç doble.
- Enllaç metàl·lic: És causat per l'atracció entre els electrons de valència de tots els àtoms i els ions positius que es formen (Metall + Metall). Exemples: or, mercuri, estany... Són conductors de l'electricitat perquè el núvol d'electrons actua com a "pega" entre els cations.