1. La radiació i els àtoms
Flashcards
- Què és una ona transversal?
- Una ona on la pertorbació és perpendicular a la direcció de propagació.
- Defineix longitud d'ona (λ).
- Distància entre dos punts que es troben en el mateix estat d'oscil·lació.
- Quina és l'equació de Planck?
- E = hv, on E és l'energia, h és la constant de Planck i v és la freqüència.
- Què és un espectre atòmic?
- La representació de la descomposició d'una ona composta en les seves ones més simples, aplicada a àtoms.
Preguntes tipus test
- Quina magnitud física es mesura en Hertz (Hz)?
- a) Longitud d'ona
- b) Freqüència
- c) Període
- d) Velocitat de propagació
Resposta: b) Freqüència. La freqüència es defineix com el nombre d'oscil·lacions per unitat de temps i es mesura en Hertz (Hz).
- Segons l'equació de Planck, com es relaciona l'energia amb la freqüència?
- a) L'energia és inversament proporcional a la freqüència.
- b) L'energia és directament proporcional a la freqüència.
- c) L'energia és independent de la freqüència.
- d) L'energia és proporcional al quadrat de la freqüència.
Resposta: b) L'energia és directament proporcional a la freqüència.. L'equació de Planck (E = hv) mostra que l'energia (E) és directament proporcional a la freqüència (v), on h és la constant de Planck.
- Què va introduir Planck per descriure el comportament de la radiació electromagnètica?
- a) La continuïtat de l'energia
- b) La discontinuïtat de l'energia
- c) La constància de la velocitat de la llum
- d) La dualitat ona-partícula
Resposta: b) La discontinuïtat de l'energia. Planck va introduir la idea de la discontinuïtat de l'energia, proposant que l'energia s'absorbeix o s'emet en paquets discrets anomenats quantums.
2. El model mecanoquàntic i el concepte d'orbital
Flashcards
- Què és un orbital atòmic?
- Una funció d'ona que descriu la regió de l'espai on hi ha una alta probabilitat de trobar un electró.
- Quin nombre quàntic indica el nivell energètic d'un electró?
- El nombre quàntic principal (n).
- Què estableix el principi d'incertesa de Heisenberg?
- No és possible conèixer amb precisió la posició i el moment d'un electró simultàniament.
- Quin nombre quàntic defineix la forma d'un orbital?
- El nombre quàntic azimutal (l).
Preguntes tipus test
- Segons el model mecanoquàntic, què descriu un orbital atòmic?
- a) La trajectòria exacta d'un electró al voltant del nucli.
- b) Una regió de l'espai on és altament probable trobar un electró.
- c) El nombre total d'electrons en un àtom.
- d) L'energia total d'un àtom en estat fonamental.
Resposta: b) Una regió de l'espai on és altament probable trobar un electró.. Un orbital atòmic, segons el model ondulatori, és una funció d'ona que descriu una regió de l'espai on hi ha una alta probabilitat de trobar un electró en un determinat estat energètic.
- Quin nombre quàntic defineix el nivell energètic principal d'un electró?
- a) Nombre quàntic azimutal (l).
- b) Nombre quàntic magnètic (ml).
- c) Nombre quàntic principal (n).
- d) Nombre quàntic d'espín (s).
Resposta: c) Nombre quàntic principal (n).. El nombre quàntic principal (n) informa del nivell energètic en què es troba l'electró, variant des de n=1 fins a n=7.
- Quina de les següents opcions descriu millor el principi d'incertesa de Heisenberg?
- a) És possible conèixer amb exactitud la posició i la quantitat de moviment d'una partícula simultàniament.
- b) No és possible conèixer amb exactitud la posició i la quantitat de moviment d'una partícula simultàniament.
- c) L'energia d'un electró està quantificada i només pot tenir certs valors.
- d) Els electrons es comporten com a partícules i no com a ones.
Resposta: b) No és possible conèixer amb exactitud la posició i la quantitat de moviment d'una partícula simultàniament.. El principi d'incertesa de Heisenberg estableix que no és possible saber amb tota precisió el valor de certes variables observables, com la posició i la quantitat de moviment d'una partícula, al mateix temps.
3. Predicció de les configuracions electròniques i propietats periòdiques
Flashcards
- Què és la configuració electrònica d'un àtom?
- És la representació de la distribució dels electrons en els seus orbitals atòmics.
- Què és el diagrama de Moeller?
- Un diagrama que permet determinar l'ordre en què s'omplen els orbitals atòmics.
- Què estableix el principi de construcció o Aufbau?
- Que els àtoms en estat fonamental tendeixen a tenir la menor energia possible i els orbitals s'omplin segons el valor energètic creixent.
- Què estableix el principi d'exclusió de Pauli?
- Que no podem trobar dos electrons amb els nombres quàntics idèntics i per cada orbital només hi pot haver un màxim de dos electrons aparellats.
Preguntes tipus test
- Quin principi estableix que no poden haver dos electrons amb els mateixos quatre nombres quàntics en un àtom?
- a) Principi d'exclusió de Pauli
- b) Principi de multiplicitat de Hund
- c) Principi de construcció d'Aufbau
- d) Principi d'incertesa de Heisenberg
Resposta: a) Principi d'exclusió de Pauli. El principi d'exclusió de Pauli estableix que cada orbital pot contenir com a màxim dos electrons amb espins oposats, i que no hi poden haver dos electrons amb els mateixos quatre nombres quàntics.
- Què representa el nombre quàntic principal (n)?
- a) La forma de l'orbital
- b) L'orientació espacial de l'orbital
- c) El nivell energètic de l'electró
- d) El spin de l'electró
Resposta: c) El nivell energètic de l'electró. El nombre quàntic principal (n) indica el nivell energètic en què es troba l'electró, i pot prendre valors enters positius (n=1, 2, 3, ...).
- Quina és la configuració electrònica d'un àtom de plata (Ag), que és una excepció a la regla de Moeller?
- a) [Kr] 5s2 4d9
- b) [Kr] 5s1 4d10
- c) [Xe] 6s2 4f14 5d9
- d) [Xe] 6s1 4f14 5d10
Resposta: b) [Kr] 5s1 4d10. La plata (Ag) té una configuració electrònica excepcional de [Kr] 5s1 4d10, ja que aquesta configuració li proporciona una major estabilitat energètica a causa de la semiomplena capa d.
I 18 flashcards i 12 preguntes més al document.
Text del document
Unitat 1: Model ondulatori, propietats periòdiques i enllaç químic - Enllaç metal·lic: teoría de bandes - Enllaç iònic i les seves propietats. - Enllaç covalent: TRPECV, TOOMM, teoria d'hibridació 1. La radiació i els àtoms - Caracterització del model ondulatori de l'àtom i de la quantificació́ de l'energia. - Model mecanoquàntic i concepte d'orbital. - Predicció́ de les configuracions electròniques i propietats periòdiques. 2. Enllaç químic Unitat 1: Model ondulatori, propietats periòdiques i enllaç químic 1. Caracterització del model ondulatori i quantificació de l'energia El model ondulatori pot relacionar les radiacions electromagnètiques amb la naturalesa dels àtoms. 1.
1 Les ones i les radiacions electromagnètiques Una ona és una pertorbació que es propaga per l'espai o per un medi. En una ona l'energia es transporta sense que hi hagi un transport de massa. Les ones es poden caracteritzar segons: Segons la direcció de propagació: Ones transversals Ones longitudinals Segons el medi de propagació: Ones mecàniques: necessiten un medi per a propagar-se Ones electromagnètiques: no necessiten un medi, o poden fer en el buit La radiació i els àtoms Unitat 1: Model ondulatori, propietats periòdiques i enllaç químic 1.
Caracterització del model ondulatori i quantificació de l'energia Les ones es caracteritzen per els següents paràmetres: Freqüència: (ν) nombre d'oscil·lacions per unitat de temps. (Hz) Longitud d'ona: (λ ) distància entre dos punts que es troben en el mateix estat d'oscil·lació. (m) Període: (T) temps que tarda en produir-se una oscil·lació completa. (s) Velocitat de propagació: (c) velocitat a la qual es propaga l'ona (m/s). En el buit: 3·108 m/s = 1 u u = La radiació i els àtoms Unitat 1: Model ondulatori, propietats periòdiques i enllaç químic s = u = · : energia emesa o absorbida (J). h: constant de Planck (6,626 10-34 J·s) λ : longitud ν: freqüència 1.
Caracterització del model ondulatori i quantificació de l'energia 1. 2 L'equació i la llei de Planck A principi del s XX, Planck proposa una funció matemàtica que descriu el comportament de la radiació electromagnètica d'un cos negre. Va haver d'introduir el terme de discontinuïtat de l'energia. L'energia no s'absorbeix o s'emet de forma contínua, sinó en paquets anomenats quantums. L'equació de Planck ens permet determinar l'energia que irradien els objectes a partir d'una freqüència o una longitud d'ona La radiació i els àtoms Unitat 1: Model ondulatori, propietats periòdiques i enllaç químic 1. Caracterització del model ondulatori i quantificació de l'energia 1.
3 Espectres electromagnètics i espectres atòmics Un espectre consisteix en en la representació de la descomposició d'una ona composta en les seves ones més simples Descomposició policromàtica en els seus components Espectre continu La radiació i els àtoms Unitat 1: Model ondulatori, propietats periòdiques i enllaç químic 1. Caracterització del model ondulatori i quantificació de l'energia 1. 3 Espectres electromagnètics i espectres atòmics Un espectre consisteix en en la representació de la descomposició d'una ona composta en les seves ones més simples La radiació i els àtoms Unitat 1: Model ondulatori, propietats periòdiques i enllaç químic 1.
Caracterització del model ondulatori i quantificació de l'energia 1. 3 Espectres electromagnètics i espectres atòmics En el cas dels espectres atòmics: o Recordem: la llei de Planck (va contribuir a desenvolupar els espectres d'emissió i absorció del diferents àtoms). o Observen les transicions dels seus electrons entre els diversos nivells energètics dels àtoms, en alliberar o absorbir paquets d'energia de valors concrets (quantums). o Són discontinus: nomes contenen certes radiacions de determinades longituds d'ona. o Els espectres d'emissió i absorció d'un mateix àtom són complementaris La radiació i els àtoms Unitat 1: Model ondulatori, propietats periòdiques i enllaç químic 2.
El model mecanoquàntic i el concepte d'orbital La radiació i els àtoms Unitat 1: Model ondulatori, propietats periòdiques i enllaç químic 2. El model mecanoquàntic i el concepte d'orbital La radiació i els àtoms La massa dels àtoms està pràcticament concentrada en el nucli La càrrega positiva radica al nucli Els electrons circulen en òrbites al voltant del nucli La major part de l'àtom és un gran espai buit. Una partícula carregada elèctricament que es mou, emet energia. Si l'electró gira al voltant del nucli, perdria energia i acabaria precipitant contra el nucli. La mecànica clàssica no pot explicar la discontinuïtat dels espectres d'absorció i emissió dels àtoms.
Unitat 1: Model ondulatori, propietats periòdiques i enllaç químic 2. El model mecanoquàntic i el concepte d'orbital La radiació i els àtoms L'àtom consta d'un nucli de càrrega positiva on es concentra la major part de la massa. 1.L'electró gira al voltant del nucli en òrbites ben definides sense emetre ni absorbir energia. (El radi és constant) 2.L'energia total d'un electró no pot tenir valors qualsevol, sinó certs valors ben determinats, permesos, quantitats (n=1, n=2, etc.) 3.Quan un electró passa d'una òrbita d'energia superior a una d'inferior emet una certa quantitat d'energia (espectre d'emissió).
Quan un electró passa d'una òrbita d'energia inferior a una de superior, absorbeix una certa quantitat d'energia (espectre d'absorció) No es capaç d'explicar el desdoblament de les línies espectrals No funciona en àtoms polielectrònics Unitat 1: Model ondulatori, propietats periòdiques i enllaç químic 2. El model mecanoquàntic i el concepte d'orbital La radiació i els àtoms Aportacions: - Llei de la quantizació de l'energia de Planck - Dualitat ona-partícula de Broglie: els electrons es consideren partícules i ones. Permet determinar la longitud d'ona associada a qualsevol partícula.
s = · = · - Principi d'incertesa de Heisenberg: no és possible saber alhora i amb tota precisió el valor de certes variables observables, com la posició i la quantitat de moviment d'una partícula. Unitat 1: Model ondulatori, propietats periòdiques i enllaç químic 2. El model mecanoquàntic i el concepte d'orbital La radiació i els àtoms - Els electrons són ones electromagnètiques - No es mouen per òrbites circulars - Determina la regió de l'espai (a partir de l'equació de Schrödinger) on és altament probable de trobar l'electró. ORBITAL - Per resoldre l'equació, dona valors a les constants (nombres quàntics) i permet definir la forma, nombre d'orbitals i electrons que pot contenir.
Per tant, un orbital atòmic, segons el model ondulatori de l'àtom, és una funció d'ona que ens descriu una regió de l'espai on hi ha una alta probabilitat de trobar un electró en un determinat estat energètic, fixats els nombres quàntics n, l i m. 2. El model mecanoquàntic i el concepte d'orbital La radiació i els àtoms s p d f Unitat 1: Model ondulatori, propietats periòdiques i enllaç químic 2.
El model mecanoquàntic i el concepte d'orbital La radiació i els àtoms Per caracteritzar i ubicar els electrons d'un àtoms, utilitzem 4 valors numèrics, nombre quàntics - nombre quàntic principal, n: informa del nivell energètic que es troba l'electró (n=1 fins n=7) - nombre quàntic secundari o azimultal, l: defineix el subnivell d'energia en què es troba l'electró dins del de cada nivell n. També defineix la forma de l'orbital. (0 fins a n-1) - nombre quàntic magnètic, ml: informa de l'orientació a l'espai (x,y,z) en funció del camp magnètic que generen els electrons. (-l fins a +l) - nombre quàntic s'espin, s: indica el sentit del gir de l'electró.
Com que sols hi pot haver com a màxim dos electrons, té valors s= 1/2 (horari) i s= -1/2 (antihorari). Unitat 1: Model ondulatori, propietats periòdiques i enllaç químic 2. El model mecanoquàntic i el concepte d'orbital La radiació i els àtoms s (l=0) p (l=1) d (l=2) f (l=3) Unitat 1: Model ondulatori, propietats periòdiques i enllaç químic 2.
El model mecanoquàntic i el concepte d'orbital La radiació i els àtoms Per caracteritzar i ubicar els electrons d'un àtoms, utilitzem 4 valors numèrics, nombre quàntics n l Subnivell i tipus d'orbital ml Nombre d'orbitals s 1 0 1s 0 1 ½, -½ 2 0 1 2s 2p 0 -1, 0, 1 1 3 ½, -½ ½, -½ 3 0 1 3s 3p 0 -1, 0, 1 1 3 ½, -½ ½, -½ 2 3d -2, -1, 0, 1, 2 5 ½, -½ 4 1 2 4s 4p 0 -1,0,1 1 3 ½, -½ ½, -½ 3 4d -2,-1,0,1,2 5 ½, -½ 4 4f -3,-2,-1,0,1,2,3 7 ½, -½ n= 1,2,...7 l= 0,...., n-1 ml= -l, ..., 0,...., +l s= +1/2, -1/2 Unitat 1: Model ondulatori, propietats periòdiques i enllaç químic 3.
Predicció de les configuracions electròniques i propietats periòdiques La radiació i els àtoms 3.1 Prediccions de les configuracions electròniques La configuració electrònica d'un àtom és la representació de la distribució dels electrons en els seus orbitals atòmics. 1s1 nombre quàntic principal subnivell (orbital) nombre d'electrons Unitat 1: Model ondulatori, propietats periòdiques i enllaç químic 3. Predicció de les configuracions electròniques i propietats periòdiques La radiació i els àtoms Diagrama de Moeller 1. Prediccions de les configuracions electròniques Els àtoms es troben majoritàriament en estat fonamental: nivell mínim d'energia i elèctricament neutres.
En aquest estat, l'ordre amb què són ocupats els orbitals per parts dels electrons es correspon amb l'energia creixent de cadascun dels orbitals. Es pot determinar mitjançant el diagrama de Moeller Unitat 1: Model ondulatori, propietats periòdiques i enllaç químic 3. Predicció de les configuracions electròniques i propietats periòdiques La radiació i els àtoms 1. Prediccions de les configuracions electròniques Principis i criteris per determinar la configuració electrònica d'un àtom: o Principi de construcció o Aufbau: els àtoms en estat fonamental tendeixen a tenir la menor energia possible. Els orbitals s'omplin segons el valor energètic creixent.
o Principi d'exclusió de Pauli: No podem trobar dos electrons amb els nombre quàntics idèntics. Per cada orbital sols hi pot haver un màxim de dos electrons aparellats. o Principi de multiplicitat de Hund: Els electrons que es troben en orbitals amb el mateix valor energètic (p, d i f) tendeixen a ocupar el major nombre d'orbitals. Unitat 1: Model ondulatori, propietats periòdiques i enllaç químic 3. Predicció de les configuracions electròniques i propietats periòdiques La radiació i els àtoms 3.1 Prediccions de les configuracions electròniques Excepcions! Alguns àtoms no segueixen aquestes nomes.
Aquesta excepcionalitat es deu al fet d'obtenir nivells plens o semiplens que donen una estabilitat energètica a l'àtom. Exemple: Or, Au (Z=79): [Xe]6s1 4f14 5d10 Plata,Ag(Z=47): [Kr] 5s1 4d10 Unitat 1: Model ondulatori, propietats periòdiques i enllaç químic 3. Predicció de les configuracions electròniques i propietats periòdiques La radiació i els àtoms 2. Propietats periòdiques o Els elements químics estan ordenats a la taula periòdica d'acord amb el seu nombre atòmic. o Està constituïda per 7 períodes i 18 grups.
o La relació entre el lloc que ocupen els elements en la taula periòdica i la configuració electrònica es clau per entendre les propietats dels elements Unitat 1: Model ondulatori, propietats periòdiques i enllaç químic 3. Predicció de les configuracions electròniques i propietats periòdiques La radiació i els àtoms 3.2 Propietats periòdiques Unitat 1: Model ondulatori, propietats periòdiques i enllaç químic 3. Predicció de les configuracions electròniques i propietats periòdiques La radiació i els àtoms 3.2 Propietats periòdiques Metalls: es caracteritzen per la relativa facilitat per perdre electrons i formar ions positius.
No Metalls: el nivell tenen força de electrons en valència, guanyen electrons fàcilment i s'estabilitzen Semimetalls: propietats intermèdies. Tenen aplicacions important pel seu caràcter semiconductor. (Si, Ge) Unitat 1: Model ondulatori, propietats periòdiques i enllaç químic 3. Predicció de les configuracions electròniques i propietats periòdiques La radiació i els àtoms 3.2 Propietats periòdiques augment augment Unitat 1: Model ondulatori, propietats periòdiques i enllaç químic 3.
Predicció de les configuracions electròniques i propietats periòdiques La radiació i els àtoms 3.2 Propietats periòdiques: radi atòmic El radi es considera la meitat de la distància entre dos nuclis de dos àtoms d'un mateix element que formin una molècula diatòmica, estructura covalent o enllaç metàl·lic. augment augment Unitat 1: Model ondulatori, propietats periòdiques i enllaç químic 3. Predicció de les configuracions electròniques i propietats periòdiques La radiació i els àtoms 3.2 Propietats periòdiques: radi atòmic El radi iònic és el radi de l'ió resultant d'un àtom que ha guanyat o ha perdut electrons En el cas dels cations, el seu radi és menor que el de l'àtom neutre.
Menor apantallament. En el cas dels anions, el seu radi és major que el de l'àtom neutre. Major apantallament Apantallament: efecte que provoquen els electrons més propers al nucli que provoca que la carrega nuclear efectiva que exerceix el nucli sobre els electrons més externs, sigui menor. Unitat 1: Model ondulatori, propietats periòdiques i enllaç químic 3. Predicció de les configuracions electròniques i propietats periòdiques La radiació i els àtoms 3.2 Propietats periòdiques: energia de ionització L'energia de ionització és l'energia mínima necessària per arrencar un electró d'un àtom en fase gasosa i en estat fonamental. L'electró arrencat és el més allunyat del nucli.
És un valor experimental. 1r electró en ser arrencat: primera energia de ionització 2n electró en ser arrencat: segona energia de ionització 3r electró en ser arrencat: tercera energia de ionització ... Els valors s'expressen en eV/àtom, J/àtom o kJ/mol 1eV = 1,6· 10 -19J X(g) X(g) + + e- Ei Unitat 1: Model ondulatori, propietats periòdiques i enllaç químic 3. Predicció de les configuracions electròniques i propietats periòdiques La radiació i els àtoms 2. Propietats periòdiques: energia de ionització Els factor que determinen l'energia de ionització són: - La proximitat entre l'electró i el nucli atòmic: quan més a prop és l'electró que s'ha d'arrencar, major és l'atracció electró-nucli.
Requereix major energia. - La càrrega nuclear: com més càrrega nuclear té l'element, major atracció per l'electró. Requereix major energia. - L'apantallament que fan els electrons interiors respecte l'electró que cal arrencar: com més exterior és l'electró, menor és la força d'atracció del nucli per l'efecte pantalla. Menor és l'energia de ionització. Unitat 1: Model ondulatori, propietats periòdiques i enllaç químic 3. Predicció de les configuracions electròniques i propietats periòdiques La radiació i els àtoms 3.2 Propietats periòdiques: energia de ionització Grup: disminueix en baixar Al augmentar el nivell energètic (baixar), augmenta el radi.
La distància entre el nucli i l'electró en el nivell més extern és menor, per tant requereix menys energia per arrencar l'electró. augment Unitat 1: Model ondulatori, propietats periòdiques i enllaç químic 3. Predicció de les configuracions electròniques i propietats periòdiques La radiació i els àtoms 3.2 Propietats periòdiques: energia de ionització Període: augmenta d'esquerra a dreta En aquest sentit la càrrega nuclear augmenta i disminueix el radi. augment Unitat 1: Model ondulatori, propietats periòdiques i enllaç químic 3.
Predicció de les configuracions electròniques i propietats periòdiques La radiació i els àtoms 3.2 Propietats periòdiques: energia de ionització Valors màxims: gasos nobles a causa de l'estabilitat de la seva configuració electrònica. Valors mínims: per als elements del grup 1 (alcalins) perquè tenen un sol electró situat a més distància del nucli i pateixen l'efecte apantallament de la resta d'electrons per tenir configuració electrònica de gas noble. Unitat 1: Model ondulatori, propietats periòdiques i enllaç químic 3.
Predicció de les configuracions electròniques i propietats periòdiques La radiació i els àtoms 3.2 Propietats periòdiques: energia de ionització Unitat 1: Model ondulatori, propietats periòdiques i enllaç químic 3. Predicció de les configuracions electròniques i propietats periòdiques La radiació i els àtoms 3.2 Propietats periòdiques: afinitat electrònica L'afinitat electrònica Eea d'un àtom X és la variació d'energia que es produeix en l'addició d'un electró a l'àtom en estat fonamental i en fase gasosa per formar l'anió corresponent: X(g) + e- X(g) - Valors negatius: indica que l'àtom de l'element cedeix energia en addicionar l'electró.
Elements amb molta afinitat electrònica: halògens: al captar un electró adquireixen configuració electrònica de gas noble.Augmenta l'estabilitat. Valors positius: indica que s'ha de comunicar energia a l'àtom perquè addicioni un electró. Són elements de poca afinitat electrònica: alcalinoterris: ja tenen el subnivell ns complet, cal aportar energia per col·locar nous electrons; gasos nobles: són molt estables donat la seva configuració electrònica. Disminueix l'estabilitat. Unitat 1: Model ondulatori, propietats periòdiques i enllaç químic 3.
Predicció de les configuracions electròniques i propietats periòdiques La radiació i els àtoms 3.2 Propietats periòdiques: electronegativitat L' electronegativitat d'un element representa la tendència dels seus àtoms neutres a atreure electrons quan estan combinats amb àtoms d'un altre element. No té unitats L'element més electronegatiu és el fluor i se li atorga el valor 3,98 Unitat 1: Model ondulatori, propietats periòdiques i enllaç químic 3. Predicció de les configuracions electròniques i propietats periòdiques La radiació i els àtoms 3.2 Propietats periòdiques: caràcter oxidant-reductor Oxidant: un àtom és oxidant quan té tendència a captar electrons i esdevenir ió negatiu.
Són més oxidants quan presenten una major afinitat electrònica o més electronegatiu. (F) Reductor: un àtom és reductor quant té tendència a perdre electrons i esdevenir ió positiu. Són més reductors quan més petita és la seva energia de ionització. (alcalins i alcalinoterris) Unitat 1: Model ondulatori, propietats periòdiques i enllaç químic