Àtoms i Enllaços Químics: Guia Completa de Conceptes Bàsics

Els Àtoms: Concepte i Evolució Històrica

Els grecs Leucip i Demòcrit van postular que la matèria està integrada per partícules invisibles anomenades àtoms. Més tard, John Dalton va establir la teoria atòmica moderna, postulant que els àtoms són esferes indivisibles i que existeixen diferents tipus d'àtoms. En les reaccions químiques, els àtoms no es modifiquen, sinó que s'intercanvien entre substàncies per formar nous compostos.

Posteriorment, J.J. Thomson va demostrar que a l'interior dels àtoms hi havia una càrrega elèctrica negativa, que va anomenar electró. Aquesta descoberta va portar a la idea que l'àtom no era indivisible, sinó que tenia una estructura interna.

Model Atòmic Actual: Nucli i Escorça

El model atòmic actual descriu l'àtom com una estructura que consta d'un nucli molt petit que concentra gairebé tota la massa i conté càrrega positiva (protons i neutrons). L'escorça és la zona que envolta el nucli, formada per electrons amb càrrega negativa i una massa insignificant. En condicions normals, l'àtom és elèctricament neutre, ja que el nombre de protons és igual al nombre d'electrons.

Isòtops: Variacions del Mateix Element

Els isòtops són àtoms que, tot i pertànyer al mateix element químic, són diferents. El seu nombre de protons és el mateix, però el que varia és el seu nombre màssic, ja que difereixen en el nombre de neutrons.

Regla de l'Octet: Estabilitat Atòmica

En la formació d'un compost, un àtom tendeix a guanyar, perdre o compartir electrons fins que el nombre d'electrons de la seva capa de valència sigui igual a vuit (8), assolint així una situació de màxima estabilitat, similar a la dels gasos nobles.

Ions: Àtoms amb Càrrega Elèctrica

Un ió és un àtom que ha guanyat o perdut electrons, adquirint així una càrrega elèctrica neta.

• Un anió és un àtom que ha guanyat electrons, quedant carregat negativament.
• Un catió és un àtom que ha perdut electrons, quedant carregat positivament.

Tipus d'Elements Químics

Els elements de la taula periòdica es classifiquen principalment en:

• Gasos Nobles: Situats al grup 18, són elements molt estables que no formen compostos amb altres elements en condicions normals de temperatura ambient.
• Metalls: Són la majoria dels elements. Tenen tendència a perdre electrons i formar cations. Són sòlids a temperatura ambient, excepte el mercuri.
• No Metalls: Es troben principalment en els grups 14 fins al 17. Tenen tendència a guanyar electrons i formar anions. Poden ser sòlids, líquids o gasos a temperatura ambient.
• Semimetalls: Són alguns elements dels grups 13 i 14. Presenten propietats intermèdies, barrejades de metalls i no metalls.

La Mida dels Àtoms: Tendències Periódiques

La mida dels àtoms varia segons la seva posició a la taula periòdica, seguint tendències clares:

• En un mateix grup, la mida dels àtoms augmenta en sentit descendent. Això passa a causa de l'augment del nombre de capes electròniques i l'allunyament dels electrons de valència del nucli.
• En un mateix període, la mida dels àtoms disminueix a mesura que es desplacen cap a la dreta. Això es deu a l'augment de la càrrega nuclear efectiva, que atrau més fortament els electrons cap al nucli.

L'Enllaç Químic: Unió entre Àtoms

L'enllaç químic és el conjunt de forces que mantenen units els àtoms de manera estable per formar substàncies més complexes. Els àtoms es poden unir mitjançant la transferència o la compartició d'electrons.

• Les molècules són agrupacions d'un nombre petit d'àtoms, ja siguin del mateix element o de diferents elements.
• Els cristalls són agrupacions formades per un nombre variable i gran d'àtoms o ions, que originen estructures tridimensionals regulars.

Tipus d'Enllaços Químics

Enllaç Iònic

L'enllaç iònic s'estableix entre ions amb càrregues oposades, típicament entre un metall (que forma cations) i un no metall (que forma anions), que s'atrauen elèctricament.

Propietats dels compostos iònics:

• Tenen punts de fusió i ebullició elevats, ja que les forces que mantenen units els ions són molt fortes. Són sòlids a temperatura ambient.
• Són fràgils, perquè un petit cop pot significar un desplaçament de la xarxa cristal·lina i la consegüent repulsió entre ions de la mateixa càrrega.
• No condueixen l'electricitat en estat sòlid, però sí que ho fan en dissolució aquosa o en estat líquid (fosos), ja que els ions es poden moure lliurement.
• Es dissolen bé en aigua, ja que l'aigua és una molècula polar que interacciona eficaçment amb els ions, separant-los de la xarxa cristal·lina.