Estructura de la matèria i models atòmics: Guia completa

Estructura de la matèria i teories atòmiques

John Dalton va postular que l'àtom és la unitat bàsica i indivisible de la matèria. Els va descriure com a esferes sòlides, esfèriques, massisses, dures i impenetrables que no són iguals entre els diferents elements.

Evolució dels models atòmics

El descobriment de l'electró el 1897 va donar pas a nous models:

Model de Thomson

L'àtom es considera esfèric i massís. Es descriu com una esfera amb càrrega elèctrica positiva on els electrons estan encastats.

Model de Rutherford

Existeix un nucli central a l'àtom on es concentra gairebé tota la massa. Rutherford va confirmar aquesta teoria mitjançant el bombardeig de partícules alfa a una làmina d'or. Va afirmar que els electrons segueixen òrbites circulars i que l'àtom està pràcticament buit. Posteriorment, James Chadwick va descobrir el neutró.

Model de Bohr

Els electrons segueixen òrbites circulars i poden absorbir energia per passar de l'estat fonamental a l'excitat:

• Estat fonamental: l'òrbita que li pertoca originalment.
• Estat excitat: una òrbita més allunyada del nucli.

L'electró pot tornar a l'òrbita que li correspon emetent energia (E) en forma de radiació electromagnètica.

El model atòmic actual i la mecànica quàntica

Hipòtesi de De Broglie

Es basa en la dualitat partícula-ona.

Principi d'incertesa de Heisenberg

Estableix que es pot conèixer la posició o la quantitat de moviment dels electrons, però no ambdues alhora.

Equació de Schrödinger

Defineix els orbitals com a zones d'alta probabilitat on es poden trobar els electrons.

La taula periòdica i les propietats dels elements

Lavoisier va realitzar la primera classificació entre metalls i no metalls. Döbereiner va proposar les Tríades: agrupaments de tres elements amb propietats similars on la mitjana de les masses molars dels extrems és igual a la massa molar de l'element central. John Newlands va observar que, si s'ordenen els elements segons la massa atòmica, el vuitè té les mateixes propietats que el primer.

Propietats periòdiques

• Energia d'ionització (Ei): energia necessària per extreure un electró (1e-).
• Afinitat electrònica (Ae): capacitat per captar electrons (e-).
• Electronegativitat: combinació de l'Ei i l'Ae.
• Un metall perd electrons i es transforma en catió.
• Un no-metall guanya electrons i es transforma en anió.

Propietats dels compostos iònics

• Punts de fusió i ebullició alts: es donen si la força electrostàtica és més forta.
• Conductivitat elèctrica: només en dissolució o estat líquid perquè els ions estan lliures; en estat sòlid no passa.
• Duresa: les xarxes que formen són molt compactes i tenen una forta resistència a ser ratllades.
• Fragilitat: el lliscament dels ions produeix la repulsió amb ions del mateix signe, fet que provoca el trencament dels cristalls iònics.
• Solubilitat en dissolvents polars: les molècules dels dissolvents actuen com un imant cap a l'element i envolten els seus ions.

Propietats de les substàncies covalents

• Temperatura de fusió i ebullició baixes: segons la massa molecular o l'estat del sòlid.
• Tous: no presenten resistència, ja que les forces intermoleculars es trenquen molt fàcilment.
• Mals conductors: no hi ha electrons lliures, tret que estiguin dissoltes en aigua.
• Solubilitat: les molècules apolars són insolubles en dissolvents polars, mentre que les molècules polars són més solubles.
• Cristalls atòmics: sòlids constituïts per àtoms units mitjançant enllaços covalents molt forts que formen una xarxa tridimensional.

Propietats dels sòlids metàl·lics

• Densitat elevada: com en el cas de l'iridi.
• Punts de fusió moderats o alts: com el mercuri.
• Dúctils: es poden deformar fins a convertir-se en fils.
• Mal·leables: se'n poden obtenir làmines.
• Insolubles: tant en dissolvents polars com apolars.
• Bons conductors del corrent elèctric: a causa dels electrons lliures en forma de núvol electrònic.
• Bons conductors de la calor: la calor es transmet fàcilment d'uns ions a uns altres.
• Lluentor característica: la superfície metàl·lica reflecteix la llum.