Estructura atòmica i l’enllaç químic

Constitució de l’àtom

Àtom

NucliProtons

Neutrons

Escorça Electrons

Constitució de l’àtom• Nombre atòmic (Z): Nombre de protons d’un

àtom, si l'àtom és neutre coincideix amb el nombre d’electrons.

• Nombre màssic (A): Nombre de protons més nombre de neutrons del nucli.

Constitució de l’àtom• Isòtop: àtoms d’un mateix element que tenen

diferent nombre màssic perquè tenen diferent nombre de neutrons.

Models atòmics• Model de Bohr

Els electrons giren al voltant del nucli descrivint òrbites circules situades a una determinada distància del nucli.

Els electrons s’organitzen en capes o nivells d’energia. Nivell 1 (K)(més proper al nucli) hi pot haver fins a 2

electrons Nivell 2 (L): fins a 8 electrons Nivell 3 (M) : fins a 18 electrons Nivell 4 (N) : fins a 32 electrons.....

Models atòmics• Els electrons es col·loquen a l’àtom ocupant el

nivell de menor energia lliure.

Models atòmics• Model de Schrödinger o del núvol electrònic

Els electrons ocupen posicions més o menys probables al voltant del nucli però no es pot saber la posició exacta. Es situen en un orbital.

Un orbital és la regió de l’espai en què hi ha una probabilitat superior al 90% de trobar l’electró.

Distribució dels electrons en un àtom• Tipus d’orbitals : es representen amb lletres

s,p,d,f , la seva forma i mida depèn del nivell i subnivell d’energia.

Distribució dels electrons en un àtom

Distribució dels electrons en un àtom

• Configuració electrònica : distribució dels electrons al voltant del nucli.

• Segueix unes regles:1. En cada orbital només hi pot haver 2 electrons.2. Els electrons es van col·locant en l’àtom ocupant l’orbital

de menys energia que estigui vacant.3. Quan s’omplen els orbitals de la mateixa energia, primer

es col·loca un electró a cada un dels orbitals, i quan tots tenen 1, es col·loca el 2n.

Distribució dels electrons en un àtom• Diagrama de Moeller

Distribució dels electrons en un àtom

• Exemples de configuració electrònica Sofre: Z =161s2 2s2 2p6 3s2 3p4

Nivell d’energia Configuració Interpretació

1 1s2

2 2s2 2p6

3 3s2 3p4

Distribució dels electrons en un àtom• Electrons de valència: són els electrons

responsables del comportament químic dels àtoms. Són els electrons situats en l’últim nivell.

• Un element perd o guanya o comparteix tant electrons de valència com necessita per aconseguir una configuració electrònica més estable.

Distribució dels electrons en un àtom Exemple: Sofre: Z =16

1s2 2s2 2p6 3s2 3p4

Té 6 electrons en l’últim nivell d’energia, per tant, pot tenir els següents nombres d’oxidació:

+6 Ha perdut 6 electrons del nivell 3, s i p+4 Ha perdut 4 electrons del nivell 3, p-2 Ha guanyat 2 electrons que acaben d’omplir el

3 p.

Enllaç iònic• Característiques

És la unió entre ions de càrregues oposades.Es combinen un metall i no-metall. Es produeix una transferència d’electrons.

El metall cedeix electrons i forma un catió. El no metall capta l’electró i forma un anió.

Els ions formats s’atreuen per l’acció de la força electrostàtica i es mantenen units formant un xarxa elèctricament neutre, amb una geometria ben definida.

Enllaç iònic• Característiques

No formen molècules individuals, sinó una xarxa cristal·lina.

La seva fórmula empírica indica en quina proporció numèrica es troba cada ió. Exemple: CaF2, vol dir que per cada catió calci tens 2

anions de fluor.

Xarxa de Na Cl

Enllaç iònic• Propietats:

Són sòlids cristal·lins a temperatura ordinàriaTenen temperatures de fusió i ebullició altes

perquè la força d’atracció entre els ions de signe contrari és molt alta.

Són solubles en aigua, un cop dissolts els ions queden separats uns dels altres, envoltats de molècules d’aigua. En aquesta situació reben el nom d’ions solvatats.

Enllaç iònic• Propietats:

En estat sòlid són mal conductors de l’electricitat perquè les càrregues no es poden moure, cada ió està envoltat d’altres de signe contrari.

En dissolució o fosos, són bons conductors.Són durs, és a dir, difícils de ratllar.Són fràgils, es trenquen fàcilment, quan una capa

de cristall llisca sobre un altre, ions del mateix signe queden a prop i això produeix una repulsió electrostàtica que trenca l’enllaç.

Enllaç iònic• Exemples

Clorur de calci Clorur de ferro (III)

Enllaç covalent• Característiques dels compostos covalents

moleculars.Els àtoms comparteixen electrons.Es forma entre no-metalls.Les molècules s’uneixen per forces intermoleculars

dèbils.En funció del nombre de parells d’electrons

compartits forma: Enllaç simple: comparteix 2 electrons. Enllaç doble: comparteix 4 electrons. Enllaç triple comparteix 6 electrons.

Enllaç covalent• Característiques

Es representa amb les estructures de Lewis Cada punt representa un electró Cada ratlla 2 electrons

Enllaç covalent• Es dibuixa cada element amb els seus electrons de

valència.

Enllaç covalent• Propietats dels compostos covalents

moleculars A temperatura ordinària:

Si tenen massa molecular baixa són líquids o gasos, com F2 i Cl2, gasos i Br2 líquid.

Si tenen massa molecular més elevada són sòlids, I2

Tenen temperatures de fusió i ebullició baixos perquè la unió entre les molècules és feble.

Són tous en estat sòlid.

Enllaç covalent• Propietats dels compostos covalents

moleculars Són aïllants de la calor i l’electricitat.Són solubles en substàncies de la mateixa polaritat.

Metà Metanol

Enllaç covalent• Característiques dels cristalls atòmics

Els àtoms comparteixen electrons.Es forma entre no-metalls. No forma molècules, els àtoms s’uneixen formant

una xarxa cristal·lina amb enllaç covalent. Grafit Diamant

Enllaç covalent• Propietats dels cristalls atòmics

Són sòlids a temperatura ordinària Elevades temperatures de fusió i ebullició. Són dures (excepte el grafit) Són aïllants de el calor i l’electricitat (excepte el grafit) Són insolubles.

Enllaç metàl·lic• Característiques

Es dona entre àtoms de metalls iguals o diferents.Els àtoms cedeixen els seus electrons de valència i

es converteixen en cations.Els electrons cedits formen un núvol electrònic que embolcalla tots els cations.

Enllaç metàl·lic• Propietats

Depenen del metall La majoria són sòlids a temperatura ambient però

el mercuri és líquid.Poden tenir temperatures de fusió i ebullició altes

o baixes, el ferro fon a 1530º però el cesi es fon si el posem sobre la mà, el mercuri fon a – 39º.

Hi ha metall molt durs i d’altres de tous que es poden tallar amb un ganivet com el sodi o el liti.

Enllaç metàl·lic• Propietats:

N’hi ha de molt densos com el urani 20 g/cm3, o poc densos com el liti 1 g/cm3 .

Alguns s’oxiden fàcilment com el ferro o els metalls alcalins i d’altres com l’or no s’oxiden.

Tots els metalls tenen aspecte lluent i alta conductivitat elèctrica i calorífica.

Coure

Enllaç metàl·lic• Propietats:

Són resistents al trencament i a la deformació, així com dúctils i mal·leables perquè les partícules metàl·liques poden lliscar les unes sobre les altres i malgrat variar la seva posició sempre tenen els mateixos àtoms veïns.

Enllaç metàl·lic

Sodi • Or vermell, aliatge de 75% d’or fi i 25% de coure.

Àtoms, molècules i mols• Àtom: part més petita de la matèria que

forma un element químic.• Molècula: unió de dos o més àtoms, si són

iguals és la molècula d’un element I 2, si són diferents és la molècula d’un compost, H 2S O4

• Mol: quantitat de substància que conté 6,023·1023 partícules. Aquest nombre s’anomena, constant d’Avogadro, NA.

Àtoms, molècules i mols• Massa molecular: massa d’una molècula,és

calcula com la suma de la massa de cada element multiplicada pel seu subíndex.

• Exemple: Paracetamol C8H9NO2

• MM = 12x 8 + 1x 9 + 14 x 1+ 16x2 = 151 g

Àtoms, molècules i mols• Canvi de mol / molècula

232

22

23

242

6,023·1051

5 6,023·101

3,01·10

molèculesH OmolH OxmolH O

x

molèculesH O

Àtoms, molècules i mols• Canvi de mol / g

23 35,5 58,5150 .58,5

0,85

MM gmolNaClgNaClgNaCl

molNaCl

Àtoms, molècules i mols• Canvi de gram a mol

232 2

22 2

2322

2

1·2 16·1 18

1 6,023·10118 1

1 6,023·10 3,34·1018

MM g

molH O molèculesH OgH OgH O molH O

molèculesH O

Àtoms, molècules i mols• Molècula d'ibuprofè