Conceptes Clau de Química: Estructura Atòmica i Enllaços Químics

Conceptes Fonamentals d'Estructura Atòmica

Configuració Electrònica

L'ordre de farciment dels orbitals atòmics és el següent: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d.

Electrons de València

Els electrons de valència són els electrons més externs d'un àtom. Són els que estan implicats en les reaccions químiques i en la formació d'enllaços.

València Iònica

La valència iònica d'un element és la càrrega positiva o negativa que adquireix un àtom quan es transforma en un ió. Si l'àtom perd electrons, es transforma en un catió i la seva valència és positiva. En canvi, si guanya electrons, es transforma en un anió i la seva valència és negativa.

Propietats Periòdiques

Les propietats periòdiques dels elements varien de manera regular a la taula periòdica.

• Radi Atòmic

  El radi atòmic és la meitat de la distància entre els nuclis de dos àtoms idèntics que estan units.

• Energia d'Ionització

  L'energia o potencial d'ionització d'un àtom és l'energia necessària per arrencar un electró d'aquest àtom en estat gasós.

• Afinitat Electrònica

  L'afinitat electrònica és l'energia que es desprèn quan un àtom en estat gasós capta un electró.

• Electronegativitat

  L'electronegativitat d'un element és una mesura de la tendència d'un àtom a atreure els electrons d'un enllaç.

Grups de la Taula Periòdica

Alguns dels grups principals de la taula periòdica inclouen:

• Alcalins
• Alcalinoterris
• Boroides
• Carbonoides
• Nitrogenoides
• Anfígens
• Halògens
• Gasos Nobles

Enllaç Químic i Estructures

Què és un Enllaç Químic?

Els àtoms s'uneixen perquè l'energia d'un conjunt de dos o més àtoms en un agregat atòmic és menor que la suma de les energies de cada àtom per separat. La força d'atracció que manté units els àtoms s'anomena força d'enllaç. Les forces d'enllaç són d'origen elèctric. Dos àtoms s'aproximen a causa de les forces atractives entre electrons i nuclis positius d'àtoms diferents per formar un enllaç.

Molècules

Les molècules estan formades per la unió de dos o més àtoms. Aquestes molècules poden estar formades per àtoms d'un mateix o de diferent element químic.

Cristalls

Un cristall és una estructura ordenada a l'espai formada per partícules. Aquestes partícules poden ser àtoms, ions o molècules.

Teoria de Repulsió dels Parells d'Electrons de València (RPECV)

Segons la teoria RPECV, la molècula adopta una geometria de tal manera que es minimitzen les repulsions electrostàtiques dels parells d'electrons (enllaçants i no enllaçants).

Dipol Elèctric

Un dipol elèctric és una distribució de dues càrregues iguals, però de signe oposat, separades per una distància fixa.

Tipus d'Enllaços i Propietats de les Substàncies

Enllaç Iònic

L'enllaç iònic es forma en cristalls iònics, que són sòlids a temperatura ambient i formen xarxes cristal·lines. Estan formats per cations i anions units per forces d'atracció electrostàtica.

Propietats dels Compostos Iònics

• Tenen punts de fusió i ebullició alts.
• Són solubles en dissolvents polars, com l'aigua. Les molècules de dissolvent envolten els ions, trencant l'estructura cristal·lina per solvatació (o hidratació, si és amb aigua). No són solubles en dissolvents apolars com el benzè o el CCl₄.
• Són conductors només quan estan dissolts o fosos, ja que els seus ions es poden moure lliurement (s'anomenen electròlits). En estat sòlid, no condueixen l'electricitat perquè els electrons pertanyen als anions i no es poden moure.
• Són durs, a causa de la fortalesa dels enllaços que s'han de trencar per ratllar-los.
• Són fràgils, no es poden deformar sense trencar-los.

Enllaç Covalent

L'enllaç covalent es forma quan els àtoms comparteixen electrons.

Enllaç Covalent Molecular

Les substàncies amb enllaç covalent molecular estan formades per molècules individuals.

• Molècules No Polars

  Tenen punts de fusió i ebullició baixos i es troben en estat gasós a temperatura ambient. Si s'augmenta la pressió o es redueix la temperatura, poden passar a estat líquid o sòlid. Les forces d'atracció entre elles són les forces de London. Són solubles en substàncies no polars i no són conductores.

• Molècules Polars

  Tenen punts de fusió i ebullició baixos i es troben en estat gasós a temperatura ambient. Si s'augmenta la pressió o es redueix la temperatura, poden passar a estat líquid o sòlid. Les forces d'atracció entre elles són les forces dipol-dipol. Són solubles en substàncies polars i són poc conductores.

Enllaç Covalent Atòmic

Les substàncies amb enllaç covalent atòmic formen xarxes tridimensionals en estat sòlid, amb forces d'enllaç covalent molt fortes.

• Tenen punts de fusió molt alts.
• Són insolubles.
• No són conductores.
• Exemples:
  • Diamant (carboni): És molt fort i dur.
  • Grafit (carboni): Format per capes sobreposades, és conductor i brillant. Les capes estan unides per forces de Van der Waals.

Enllaç Metàl·lic

L'enllaç metàl·lic es troba en sòlids que formen xarxes cristal·lines. Les forces d'atracció són electrostàtiques entre cations metàl·lics i un "núvol" d'electrons deslocalitzats.

• Són maleables i dúctils.
• Són bons conductors de l'electricitat i la calor.
• No són solubles en la majoria de dissolvents.
• Presenten lluentor.
• Tenen punts de fusió i ebullició moderats o alts.