Enllaços Químics i Estructura Atòmica: Guia Completa

La Regla de l'Octet

La regla de l'octet descriu la tendència dels àtoms a formar enllaços químics per tal d'aconseguir vuit electrons a la seva capa de valència, assolint així una configuració electrònica estable, similar a la dels gasos nobles. Aquesta regla s'aplica principalment als elements dels blocs s i p.

Tipus d'Enllaços Químics

Enllaç Iònic

L'enllaç iònic es forma entre un metall i un no-metall. Implica la transferència d'electrons d'un àtom a un altre, creant un catió (ió amb càrrega positiva) i un anió (ió amb càrrega negativa). Aquests ions s'atrauen electrostàticament, formant una xarxa cristal·lina.

Enllaç Covalent

L'enllaç covalent es forma entre no-metalls (elements o compostos). Els àtoms comparteixen electrons (normalment de dos en dos) per aconseguir una configuració electrònica estable. Poden formar molècules o cristalls covalents.

Enllaç Metàl·lic

L'enllaç metàl·lic es produeix entre metalls. Els electrons de valència es deslocalitzen i es mouen lliurement per tota l'estructura, formant un "núvol" o "mar d'electrons" que uneix els cations metàl·lics en una xarxa cristal·lina.

Propietats dels Enllaços

Propietats dels Compostos Iònics

• Energia d'enllaç elevada.
• Sòlids a temperatura ambient.
• Punts de fusió elevats.
• Durs i fràgils.
• Solubles en aigua.
• Aïllants en estat sòlid, però conductors en estat líquid o dissolts.

Propietats dels Compostos Covalents

Els enllaços covalents poden ser simples, dobles o triples.

Molècules Covalents

• Poden ser sòlids, líquids o gasos a temperatura ambient.
• Poden formar molècules polars o apolars.
• La seva solubilitat depèn del dissolvent (similar dissolt similar).
• Generalment no condueixen l'electricitat.

Cristalls Covalents

• Sòlids a temperatura ambient.
• Generalment insolubles.
• Molt durs i amb punts de fusió elevats.
• Aïllants.

Propietats dels Metalls

• Excel·lents conductors de l'electricitat i la calor.
• Dúctils (es poden estirar en fils) i mal·leables (es poden laminar).
• Generalment tenaces, però alguns poden ser tous.
• Brillants (llustre metàl·lic).
• Sòlids a temperatura ambient (excepte el mercuri).

L'Àtom: Estructura i Propietats

Estructura Atòmica

L'àtom es compon de dues parts principals:

• El nucli: És molt petit, té càrrega positiva (deguda als protons i neutrons) i concentra gairebé tota la massa de l'àtom.
• L'escorça electrònica: És pràcticament buida, té càrrega negativa (deguda als electrons) i els electrons es distribueixen en nivells d'energia. Els nivells més baixos són els més propers al nucli i els electrons ocupen orbitals específics.

Partícules Subatòmiques

• Electrons (e^-): Tenen una massa negligible.
• La massa atòmica es mesura en unitats de massa atòmica (u) i depèn principalment del nombre de neutrons i protons.
• Els protons i neutrons estan formats per partícules encara més petites anomenades quarks (tres quarks formen un protó o un neutró).

Conceptes Clau

• Nombre Atòmic (Z): Representa el nombre de protons en el nucli d'un àtom. Cada element químic es defineix pel seu Z, i la taula periòdica s'ordena segons el Z creixent. En un àtom neutre, Z també és igual al nombre d'electrons.
• Nombre Màssic (A): És la suma del nombre de neutrons (n) i protons (p) (A = n + p). Representa la massa aproximada de l'àtom.
• Isòtops: Són àtoms del mateix element (mateix Z) però amb diferent nombre de neutrons (i, per tant, diferent A). Tots els isòtops d'un element tenen les mateixes propietats químiques, però poden diferir en les seves propietats físiques i estabilitat.
• Ió: És un àtom o molècula que ha guanyat o perdut un o més electrons, adquirint així una càrrega elèctrica neta. Per exemple, Na⁺ és un ió de sodi que ha perdut un electró.

Configuració Electrònica

La configuració electrònica descriu la distribució dels electrons en els diferents orbitals atòmics (per exemple, 1s², 2s², 2p⁶, etc., fins a 7p⁶).

La Taula Periòdica

La Taula Periòdica dels Elements és una organització sistemàtica de tots els elements químics coneguts, ordenats pel seu nombre atòmic (Z) creixent. Permet predir les propietats dels elements basant-se en la seva posició.

Què és un Enllaç Químic?

Un enllaç químic és la unió d'àtoms per aconseguir una configuració electrònica més estable, generalment amb vuit electrons a la seva capa de valència (regla de l'octet). En la formació d'enllaços, només intervenen els electrons de valència, que poden ser cedits, guanyats o compartits. És una força de caràcter electrostàtic que manté els àtoms units amb més força que si estiguessin separats.

Tipus d'Estructures de Substàncies Pures

Les substàncies pures es poden classificar segons la seva estructura:

Substàncies Químiques Elementals

Són substàncies formades per àtoms del mateix element. Poden presentar-se com:

• Àtoms lliures (com els gasos nobles).
• Molècules (com O₂, N₂).
• Cristalls (covalents com el diamant, o metàl·lics com el ferro).

Compostos Químics

Són substàncies formades per àtoms de diferents elements. Poden formar:

• Molècules (com H₂O, CO₂).
• Cristalls (iònics com NaCl, o covalents com SiO₂).

Diferència entre Molècula i Cristall

• Una molècula és una agrupació d'àtoms en un nombre fix i amb propietats constants.
• Un cristall és una estructura amb un nombre variable d'àtoms o ions, però amb propietats constants. Si els àtoms són iguals, és un element; si són diferents, és un compost.

Els Gasos Nobles

Els gasos nobles són elements que es troben com a àtoms aïllats a la natura. Són químicament inerts (poc reactius) a causa de la seva gran estabilitat, que es deu al fet que tenen la seva capa de valència completa, generalment amb vuit electrons (configuració d'octet).