Models atòmics i estructura de l'àtom: història, isotops i propietats

Models atòmics i evolució històrica

Demòcrit (segle V a.C.)

Demòcrit (segle V a.C.): matèria formada per partícules indivisibles (àtoms) que combinen per formar diferents substàncies.

Teoria atòmica de Dalton (1808)

Teoria atòmica de Dalton (1808): L'àtom com a esfera indivisible. Els àtoms d'un mateix element són iguals; elements diferents tenen propietats diferents.

Model de Thomson (1898)

Model de Thomson (1898): Descobreix l'electró i proposa el model del «púding de panses»: esfera positiva amb electrons incrustats.

Model de Rutherford (1911)

Model de Rutherford (1911): Amb l'experiment de la làmina d'or descobreix el nucli atòmic, una petita regió positiva que concentra gairebé tota la massa i està envoltada per una escorça electrònica.

Model de Bohr

Model de Bohr: Els electrons giren en òrbites definides i s'organitzen en capes (per exemple: 2, 8, 18 electrons per capa). Exemple: Na (2, 8, 1).

Model mecano‑quàntic (actual)

Model mecano‑quàntic (actual): Els electrons no tenen òrbites fixes; es descriuen com a zones de probabilitat (orbitals).

Estructura de l'àtom

Nucli

Nucli: Conté protons (+) i neutrons (sense càrrega). Concentra gairebé tota la massa de l'àtom.

Escorça

Escorça: Conté electrons (−) en moviment al voltant del nucli. L'àtom és neutre si té el mateix nombre de protons i d'electrons.

Relacions entre nombres

N neutrons = A − Z (on N és el nombre de neutrons).

Nombre atòmic (Z): Nombre de protons.

Nombre màssic (A): protons + neutrons.

Isòtops

Isòtops: Àtoms d'un mateix element amb diferent nombre de neutrons (ex.: Carboni‑12, Carboni‑14).

Massa atòmica (càlcul)

Massa atòmica: mitjana ponderada de les masses de l'isòtop segons les seves abundàncies relatives. Fórmula general: (F1·A1) + (F2·A2) + (F3·A3) ... on F = fracció (percentatge/100).

Exemple de notació: A = Cl‑35

Ions

Àtom neutre: Protons = electrons.

Catió (+): Perd electrons (exemple: Na⁺).

Anió (−): Guanya electrons (exemple: O²⁻).

Taula periòdica i blocs

Elements ordenats per nombre atòmic creixent.

• Períodes: files horitzontals (indiquen nivells d'energia).
• Grups: columnes verticals (elements amb propietats similars).

Blocs: s: metalls alcalins (grup 1), alcalinoterris (grup 2); p: no‑metalls, metaloides i gasos nobles (grups 13–18); d: metalls de transició (grups 3–12); f: lantànids i actínids.

Configuració electrònica

Configuració electrònica abreujada: Indica la distribució dels electrons en orbitals d'un àtom utilitzant el gas noble anterior com a referència.

1. Identifica el gas noble anterior (columna 18).
2. Escriu el seu símbol entre claudàtors [ ].
3. Afegeix la resta de la configuració electrònica a partir d'aquest punt.

Sodi (Na, Z = 11): Configuració completa: 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹

Abreujada: [Ne] 3s¹ (Neó té la configuració 1s² 2s² 2p⁶).

Propietats periòdiques

Electronegativitat: Capacitat d'un àtom per atreure electrons en un enllaç químic.

Potencial d'ionització: Energia necessària per arrencar un electró d'un àtom en estat gasós.

Afinitat electrònica: Energia alliberada o absorbida quan un àtom en estat gasós guanya un electró.