Conceptes Clau de Química Física: Termodinàmica, Ones i Propietats Atòmiques

Termodinàmica i Canvis de Fase

Diagrama de fases

Expressa gràficament les relacions que hi ha entre els tres estats físics de la substància (sòlid, líquid i gas) en funció de la pressió (P) i la temperatura (T).

Punt crític

Punt a pressió i temperatura per damunt del qual no pot existir el líquid. Dóna lloc al fluid supercrític, un híbrid entre líquid i gas.

Punt triple

Punt a pressió i temperatura en què poden coexistir en equilibri les tres fases (intersecció de les tres rectes del diagrama de fases).

Liofilització

Procés que consisteix en la deshidratació d'una substància per sublimació al buit. És una forma d'eliminar l'aigua en fred que serveix per conservar productes que es podrien fer malbé en deshidratar-los per escalfament.

Conceptes Fonamentals d'Ondes

Ona

Es descriu per mitjà de diversos paràmetres essencials:

Longitud d'ona

Distància entre dos màxims consecutius (unitat: m).

Freqüència

Nombre d'ones que passen per un mateix punt en un segon (unitat: s^-1 o Hz).

Velocitat de propagació

Rapidesa amb què una ona es desplaça (unitat: m/s).

Amplitud

Variació màxima del desplaçament de l'ona respecte al seu eix de propagació (unitat: m).

Període

Temps necessari per a completar una oscil·lació completa de l'ona (unitat: s).

Nombre d'ona

És la inversa de la longitud d'ona (unitat: m^-1).

Espectroscòpia i Radiació Electromagnètica

Espectroscòpia

Tècniques instrumentals analítiques utilitzades per identificar substàncies.

Espectre electromagnètic

Mostra el conjunt de radiacions electromagnètiques en funció de la seva longitud d'ona i freqüència.

• Els efectes de cada tipus de radiació electromagnètica sobre els àtoms i molècules depenen directament de l'energia de la radiació (és a dir, de la seva longitud d'ona i freqüència).
• La radiació IR (infraroja) provoca moviments vibracionals moleculars. Aquest augment del moviment de vibració molecular es tradueix en un escalfament.
• Cada tipus d'enllaç absorbeix a unes longituds d'ona característiques, fet que permet identificar els grups funcionals que conté la molècula.

Transmitància

Determina la radiació infraroja que deixa passar la mostra.

Absorbància

Determina la radiació infraroja que absorbeix la mostra.

Pics o senyals

Corresponen a les diferents transicions vibracionals (des de el nivell fonamental fins al nivell excitat).

Efectes de l'absorció de radiació

• El CO₂ absorbeix IR, provocant transicions vibracionals i, conseqüentment, escalfament.
• L'O₃ (ozó) absorbeix UV, provocant salts electrònics.

Si l'O₃ reacciona amb compostos que contenen fluor i clor (CFC), la molècula d'O₃ es modifica i la concentració d'ozó disminueix.

Propietats Atòmiques i Tendències Periòdiques

Radi atòmic

És la meitat del paràmetre de Lennard-Jones, que representa la distància de màxim apropament entre els nuclis de dos àtoms lliures en estat gasós (unitat: Ångström, Å).

Radi iònic

És el radi de l'ió resultant d'un àtom quan perd o guanya electrons i forma part d'una xarxa cristal·lina iònica.

Tendències del radi

• En un grup: Augmenta el radi, ja que cada vegada hi ha més capes d'orbitals.
• En un període: El radi va disminuint. Això es deu al fet que hi ha més càrrega positiva (protons) en el nucli, i els electrons es van col·locant en el mateix nivell energètic, notant molt l'atracció del nucli.

Energia d'ionització

L'energia necessària per arrencar un electró d'un àtom en fase gasosa i en el seu estat fonamental.

Afinitat electrònica

L'energia intercanviada quan un àtom neutre, en estat gasós i en el seu estat fonamental, capta un electró.

Electronegativitat

Mesura la tendència d'un àtom a atreure els electrons quan s'enllaça amb altres àtoms.