Models Atòmics i Propietats Periòdiques: Thomson, Rutherford i Tendències

Model Atòmic de Thomson: Descobriment de l'Electró

J.J. Thomson va descobrir els electrons l'any 1897 mentre estudiava els raigs catòdics. Aquest descobriment va refutar la idea que l'àtom era indivisible.

Segons el seu model, l'àtom està format per una matèria carregada positivament, en la qual s'incrusten partícules de càrrega negativa (els electrons), com les panses en un púding. El conjunt de l'àtom és elèctricament neutre.

Thomson va observar l'existència d'ions positius i negatius, i va demostrar la presència de càrregues elèctriques en la matèria. No obstant això, el seu model no diferenciava entre nucli i escorça, i no podia explicar per què la massa i les càrregues positives estaven concentrades en el nucli, un aspecte que models posteriors aclaririen.

Model Atòmic de Rutherford: El Nucli i l'Escorça

Ernest Rutherford va realitzar un experiment crucial en el qual va bombardejar una làmina d'or molt fina amb partícules alfa ( ). Els resultats van ser sorprenents:

• La majoria de partícules alfa van travessar la làmina sense desviar-se.
• Algunes partícules es van desviar lleugerament.
• Unes poques partícules van rebotar o es van desviar en angles molt grans.

A partir d'aquests resultats, Rutherford va concloure que: L'àtom està pràcticament "buit". La major part de la massa de l'àtom es troba concentrada en un petit nucli central amb càrrega positiva (format per protons). Els electrons, amb càrrega negativa, circulen en òrbites al voltant d'aquest nucli, formant l'escorça atòmica.

Tot i que Rutherford no va parlar explícitament dels neutrons, va intuir l'existència d'alguna massa addicional al nucli per justificar la diferència entre el nombre atòmic i la massa atòmica. Va estimar que el nucli és aproximadament 100.000 vegades més petit que el volum total de l'àtom.

Mida dels Àtoms: Radi Atòmic i Tendències

El radi atòmic és una propietat periòdica que mostra tendències clares en la taula periòdica:

• En un període (fila): El radi atòmic disminueix de l'esquerra a la dreta. Això es deu a l'augment de la càrrega nuclear efectiva, que atrau els electrons més fortament cap al nucli, fent que l'àtom sigui més petit.
• En un grup (columna): El radi atòmic augmenta de dalt a baix. En aquest sentit, augmenta el nombre quàntic principal (n) del darrer nivell energètic, i els electrons més externs estan més allunyats del nucli, incrementant la mida de l'àtom.

Energia d'Ionització: Definició i Tendències

L'energia d'ionització (EI), també coneguda com a potencial d'ionització, és l'energia mínima necessària per arrencar un electró d'un àtom aïllat en estat gasós, formant un ió positiu. Es mesura habitualment en kilojoules per mol (kJ/mol).

Les tendències de l'energia d'ionització en la taula periòdica són les següents:

• En un grup: L'energia d'ionització augmenta de baix a dalt (quan disminueix el nombre atòmic).
• En un període: L'energia d'ionització augmenta de l'esquerra a la dreta (quan augmenta el nombre atòmic).

Els gasos nobles presenten les energies d'ionització més altes en els seus respectius períodes, ja que la seva configuració electrònica és extremadament estable i requereix molta energia per trencar-la.

Per a un mateix element, les energies d'ionització successives (1a, 2a, 3a, etc.) són sempre més grans ( ). Això es deu al fet que costa més arrencar un electró d'un ió positiu que d'un àtom neutre, ja que la càrrega nuclear efectiva sobre els electrons restants augmenta.

Electronegativitat: Tendència a Atraure Electrons

L'electronegativitat (EN) és la tendència d'un àtom a atraure cap a ell mateix el parell d'electrons d'un enllaç químic. L'escala de Pauling, la més utilitzada, assigna valors d'electronegativitat que van de 0 a 4.

Els gasos nobles, en general, no formen enllaços químics estables i, per tant, no se'ls assigna un valor d'electronegativitat en l'escala de Pauling (o se'ls considera EN=0 en contextos on no formen enllaços) ( ).

Caràcter Metàl·lic i No Metàl·lic dels Elements

El caràcter metàl·lic i no metàl·lic dels elements està estretament relacionat amb la seva electronegativitat:

• Els metalls són elements amb una electronegativitat baixa. Tenen una forta tendència a cedir electrons i a formar ions positius (cations).
• Els no metalls són elements amb una electronegativitat alta. Tenen una forta tendència a acceptar electrons i a formar ions negatius (anions).