Fonaments de l'Electricitat i l'Estructura Atòmica
La Llei de Coulomb
Coulomb va ser el primer a intentar explicar els fenòmens elèctrics d'una manera quantitativa. Va mesurar amb una balança de torsió la força que exerceix una esfera fixa sobre una altra de mòbil, ambdues carregades.
La força atractiva o repulsiva de dues càrregues elèctriques puntuals és directament proporcional al producte d'aquestes i inversament proporcional al quadrat de la distància que les separa.
Estructura de l'àtom
L'àtom conté partícules materials subatòmiques. Algunes d'aquestes partícules (electrons) tenen càrrega elèctrica negativa i massa. Cada electró té una càrrega elèctrica elemental. La resta de l'àtom, on es concentra la major part de la massa, presenta càrrega positiva.
Com que l'àtom és elèctricament neutre, cal suposar que el nombre de càrregues negatives és igual al de positives. Un ió és un àtom que ha guanyat o ha perdut un o més electrons.
L'àtom nuclear
- Té un nucli central on es concentra pràcticament tota la massa, aportada pels protons i els neutrons.
- La càrrega positiva dels protons es compensa amb la negativa dels electrons, que es troben fora del nucli.
- El nucli conté un nombre de protons igual al nombre d'electrons.
- Els electrons giren a gran velocitat al voltant del nucli i n'estan separats per una gran distància.
Propietats dels elements
Característiques dels elements metàl·lics
- Tenen una brillantor característica.
- Són opacs.
- Són bons conductors de l'electricitat i la calor.
- Són mal·leables i dúctils.
- Tret del mercuri, són sòlids a temperatura ambient i la majoria té punts de fusió elevats.
Característiques dels elements no metàl·lics
- No tenen brillantor metàl·lica.
- Són mals conductors.
- A temperatura ambient poden ser líquids, sòlids o gasos.
- En estat sòlid són fràgils.
- Els sòlids i els líquids tenen punts de fusió baixos.
La taula periòdica dels elements
El 1829, J. Döbereiner va observar grups de tres elements que presentaven una certa regularitat en les seves propietats, que van rebre el nom de tríades.
Més tard, el 1869, el químic D. Mendeléiev va buscar un criteri de classificació per als 63 elements coneguts fins aleshores.
Criteri de classificació de Mendeléiev
Va ordenar els elements per ordre creixent de les seves masses atòmiques.
Observació
Els elements amb propietats semblants apareixien de manera periòdica a la llista. Així, els elements similars quedaven agrupats en una mateixa fila horitzontal.
Enunciat de la llei periòdica
"Les propietats dels elements són funció periòdica de les seves masses atòmiques."
Bioelements importants
- Ferro: Essencial per a l'hemoglobina. La seva deficiència causa anèmia. Es troba en aliments com els mol·luscs.
- Calci: Fonamental per als ossos. Es troba a la llet i derivats.
- Fòsfor: Important per a diverses funcions biològiques. Es troba al peix.
- Magnesi: Clau en processos enzimàtics. Es troba a la fruita seca.
- Sodi i Potassi: Regulen el balanç de líquids. El sodi es troba, per exemple, a la sal comuna.
Descobriment de partícules subatòmiques
Descobriment de l'electró
El 1897, J.J. Thomson va observar que, en aplicar un voltatge elevat a unes plaques metàl·liques dins d'un tub de vidre, es produïa una lluminositat fluorescent oposada al càtode. Aquestes partícules negatives van ser anomenades electrons.
Descobriment del protó
El 1886, E. Goldstein va observar que si en un tub de descàrrega de gasos l'elèctrode positiu (ànode) estava perforat, apareixia una lluminositat oposada. Els va anomenar raigs anòdics, formats per partícules de càrrega positiva.