Elements, Isòtops i Enllaços Químics: Guia Completa

Elements, Isòtops i Classificació

Un element/substància simple és una substància pura que té tots els àtoms iguals. Els àtoms d'un mateix element tenen en comú el mateix nombre de protons.

Un isòtop d'un element són àtoms del mateix element, per tant, tenen el mateix nombre de protons i diferent nombre de neutrons.

Classificació dels Elements

• Metalls
• No-metalls
• Gasos nobles

Criteris de la Taula Periòdica

• Ordre creixent de nombre atòmic
• Propietats semblants

El número de l'element coincideix amb el nombre atòmic (nombre de protons). Els elements semblants estan agrupats en 18 grups. La configuració electrònica de l'última capa dels àtoms del mateix grup tenen el mateix nombre d'electrons.

Elements Metàl·lics

Els elements metàl·lics estan situats a l'esquerra de la taula i formen ions positius, és a dir, perden electrons. Els electrons de valència estan col·locats en l'últim subnivell d'energia.

• Metalls alcalins: nS¹; formen ions +1 (positius).
• Metalls alcalinoterris: nS²; formen ions +2 (positius).
• Metalls de transició: nd; formen ions positius.

L'estructura electrònica que adquireixen els ions és la de gas noble.

Elements No-Metàl·lics

Els elements no-metàl·lics estan situats a la dreta de la taula i formen ions negatius, és a dir, guanyen electrons. El caràcter no metàl·lic disminueix a mesura que els elements són més grans.

Gasos Nobles

Els gasos nobles tenen una reactivitat pràcticament nul·la. La seva configuració és s² p⁶, cosa que els dona molta estabilitat.

Ions i Àtoms

Un ió és un àtom o molècula amb càrrega elèctrica. Un àtom és una estructura amb un nucli molt petit en relació amb la mida total de l’àtom. Els protons es troben al nucli.

Propietats Periòdiques dels Àtoms

El període dels elements de la taula periòdica coincideix amb l’última capa electrònica. El nombre del grup coincideix amb els electrons de l'última capa de valència. Es pot establir una relació entre període i grup. Un nivell electrònic més baix implica un àtom més petit, mentre que un nivell electrònic més alt implica un àtom més gran. Això és perquè com menys protons i electrons tinguem, hi haurà menys atracció elèctrica i això fa que els àtoms siguin més grans.

Característiques Químiques dels Gasos Nobles

• Poca reactivitat
• No formen ions ni compostos
• Configuració electrònica de la capa de valència: nS² nP⁶ (octet)

Els àtoms, en formar ions, volen aconseguir la configuració de gas noble anterior o següent, és a dir, volen perdre o guanyar electrons. Els metalls formen ions positius perquè perden electrons, mentre que els no-metalls formen ions negatius perquè guanyen electrons. Una configuració molt estable és la dels gasos nobles: nS² nP⁶ (octet).

Un àtom, en unir-se a un altre o altres, intenta aconseguir la configuració de gas noble. La unió dels àtoms es coneix com a enllaç químic. Els àtoms, per aconseguir la configuració electrònica de gas noble, intercanvien o comparteixen electrons.

Tipus d’Enllaços Químics

Enllaç Iònic

Es dona entre un element metàl·lic i un element no-metàl·lic. L’element metàl·lic perd electrons i passa a ser un ió + (catió). L’element no-metàl·lic guanya electrons i passa a ser un ió - (anió). Les càrregues de diferents signes s’atrauen formant una estructura iònica.

Enllaç Covalent

Es dona entre no-metall i no-metall, formant una molècula. Els electrons dels àtoms es comparteixen per arribar a la configuració de gas noble. És un tipus d’enllaç molt fort (costa molt de separar els àtoms units per aquest enllaç). Poden formar molècules d’àtoms iguals com el clor (Cl₂), l'oxigen o el nitrogen, o d’àtoms diferents formant compostos covalents com l’aigua i el metà. Amb el diagrama de Lewis representem el nombre d’electrons de l’última capa.

Enllaç Metàl·lic

Es dona entre metall i metall, formant un cristall (per exemple, una aleació de coure i llauna). Es forma cedint electrons de valència i forma un núvol d’electrons. Aquest tipus d'enllaç es basa en la compartició d’electrons. Els electrons deslocalitzats vol dir que no pertanyen a cap àtom en concret, sinó que estan compartits per tots els ions metàl·lics.

Tipus de Substàncies

Els elements que no formen enllaços són àtoms aïllats, substàncies moleculars i cristalls o estructures gegants. Això és perquè són molt estables i no formen compostos ni ions, i no reaccionen amb res.

Una molècula és un conjunt d’àtoms units mitjançant enllaços covalents (per exemple, l'aigua).

Propietats dels Gasos Nobles

• Punts de fusió i ebullició baixos
• No condueixen el corrent elèctric
• Si són sòlids, són tous i trencadissos

Tipus de Substàncies Cristal·lines o Cristalls

Cristalls Iònics

• Punts de fusió i ebullició alts
• Solen ser sòlids
• En estat sòlid no condueixen l’electricitat, però en dissolució sí (per exemple, NaCl, MgCl₂)

Cristalls Covalents

Estan constituïts per àtoms enllaçats molt fortament i tenen els punts d’ebullició i fusió molt alts (per exemple, SiO₂ i diamant).

Cristalls Metàl·lics

Són dúctils, mal·leables, condueixen l’electricitat i la calor, i tenen punts de fusió i ebullició alts (per exemple, Pt, Na, Fe, Cu).

Alcalins: S¹; alcalinoterris: S²; de transició: 3-12 (d¹-d¹⁰); halògens: p⁵ (-1 ió) nS² nP⁵; calcògens: nS² np⁴ (-2 ió).