Química Bàsica: Elements, Compostos i Enllaços Químics

Conceptes Fonamentals de la Matèria

Classificació de la Matèria

Els components de les mescles se separen mitjançant processos físics, mentre que les substàncies pures no. Els compostos es poden separar en els seus elements constituents mitjançant procediments químics. Els elements són substàncies pures que ja no podem descompondre en altres més senzilles.

Composició de l'Univers i la Terra

• Univers: 90% hidrogen, 9% heli i 1% altres elements.
• Terra: Nucli intern de ferro, escorça externa de silici i oxigen.
• Cos Humà: Oxigen (62%), carboni (20%), hidrogen (10%), i la resta (8%) d'altres elements.

Origen dels Elements

Els elements de l'univers (la seva formació es relaciona amb la famosa equació E=mc²) provenen principalment del Big Bang.

Compostos Químics

Formació i Representació dels Compostos

Els compostos químics s'obtenen per la combinació d'elements en proporcions fixes i definides, mitjançant enllaços entre els seus àtoms.

Tipus de Compostos

• Molècules: Agrupacions finites d'àtoms.
• Xarxes Cristal·lines: Combinacions indeterminades d'elements d'un compost (per exemple, NaCl).

Es representen mitjançant fórmules químiques.

La massa molecular és la suma de les masses atòmiques de tots els àtoms que intervenen en un compost, expressada en unitats de massa atòmica (uma).

Comportament Electrònic dels Elements

• Elements Metàl·lics: Tendeixen a perdre electrons quan s'uneixen.
• Elements No Metàl·lics: Tendeixen a guanyar electrons quan s'uneixen.
• Gasos Nobles: No tenen tendència a guanyar ni a perdre electrons, ja que la seva capa de valència està completa.

Enllaç Químic

Definició d'Enllaç Químic

L'enllaç químic és el procés mitjançant el qual els àtoms de diversos elements s'uneixen entre si per a guanyar estabilitat, sovint complint la regla de l'octet.

Tipus d'Enllaços Químics i Propietats

Segons el tipus d'enllaç, les substàncies presenten propietats característiques (com la temperatura de fusió i ebullició, la duresa, la solubilitat o la conductivitat elèctrica).

Enllaç Iònic (EI)

Es forma per transferència d'electrons entre un metall i un no-metall, creant ions amb càrrega positiva i negativa.

• Formen una xarxa cristal·lina unida per forces electrostàtiques.
• La duresa és causada per la fortalesa de l'enllaç. La fragilitat és deguda a la repulsió entre ions del mateix signe quan les capes es desplacen.
• L'aigua és capaç d'envoltar els ions, la qual cosa els permet separar-se i dissoldre's.
• Per conduir l'electricitat, és necessari que hi hagi càrregues lliures, per la qual cosa cal trencar la xarxa i separar els ions (per exemple, en dissolució o fosos).

Enllaç Covalent Molecular (ECM)

Es forma per compartició d'electrons entre dos no-metalls, creant molècules discretes.

• L'enllaç dins de la molècula és fort, però les forces que uneixen les molècules entre si (forces intermoleculars) són molt dèbils.
• La unió intermolecular és dèbil, resultant en punts de fusió i ebullició baixos.
• La solubilitat es donarà en dissolvents de característiques semblants (polar amb polar, apolar amb apolar).
• No hi ha electrons lliures, ja que estan compartits a la zona de l'enllaç, per tant, no condueixen l'electricitat.

Enllaç Covalent Atòmic o en Xarxa (ECA)

Es forma per enllaços covalents que s'estenen per tota l'estructura, creant una xarxa gegant d'àtoms.

• L'enllaç és covalent i molt fort, per la qual cosa els àtoms estan units en una estructura contínua.
• El diamant és el compost que presenta la duresa més alta a causa de la xarxa compacta que forma.
• La compacitat i fortalesa de l'enllaç en dificulta el tractament en la majoria de casos.
• No hi ha electrons lliures, ja que estan fortament units a la xarxa, per tant, no condueixen l'electricitat (excepte el grafit).

Enllaç Metàl·lic (EM)

Es forma per la compartició d'electrons deslocalitzats en un "núvol electrònic" entre àtoms metàl·lics.

• Formen una xarxa tridimensional de gran compacitat.
• El núvol d'electrons proporciona una fluïdesa que permet que les capes es desplacin, conferint ductilitat i mal·leabilitat.
• Els àtoms estan units per un enllaç fort.
• La presència d'electrons lliures de moviment els fa excel·lents conductors de l'electricitat i la calor.

Classificació dels Compostos Inorgànics

Compostos Binàris

• Combinacions Binàries (Metall + Metall): Exemples: Aliatges.
• Òxids (Element + Oxigen): Exemples: CO₂, Fe₂O₃.
• Hidràcids (Hidrogen + No-metall): Exemples: HCl, H₂S.
• Hidrurs (Element + Hidrogen): Exemples: NaH, CH₄.

Compostos Ternaris

• Hidròxids (Metall + Grup Hidroxil OH): Exemples: NaOH, Ca(OH)₂.
• Oxoàcids (Hidrogen + No-metall + Oxigen): Exemples: H₂SO₄, HNO₃.
• Oxosals (Metall + No-metall + Oxigen): Exemples: Na₂SO₄, CaCO₃.