Els àtoms per dins

Segurament has sentit parlar de la radioactivitat, però saps què passa realment? Alguns elements com l'urani emeten radiació de manera espontània i es transformen en altres elements completament diferents. És com si l'àtom es "desintegrés" sol!

La radiació pot ser de tres tipus: alfa (α), beta (β) i gamma (γ). Aquestes radiacions són perilloses perquè tenen molta energia i poden ionitzar altres àtoms, però també són útils en medicina per tractar càncers.

Els àtoms tenen una estructura molt clara: un nucli central que concentra gairebé tota la massa (amb protons i neutrons) i una escorça amb electrons que giren al voltant. És com un sistema solar en miniatura!

Els isòtops són àtoms del mateix element però amb diferent nombre de neutrons. Tenen les mateixes propietats químiques però alguns són inestables i es desintegren alliberant radiació.

💡 Recorda: En un àtom neutre sempre hi ha el mateix nombre de protons que d'electrons!

Els models atòmics

Al llarg de la història, els científics han anat millorant la seva comprensió de com són els àtoms. Dalton va pensar que eren com boles indivisibles, però es va equivocar!

Thomson va proposar el model del "pastís de panses": una esfera positiva amb electrons incrustats. Tampoc era correcte. Rutherford va descobrir que l'àtom era mostly buit, amb un nucli minúscul que concentrava tota la massa positiva.

Un descobriment clau van ser els espectres atòmics. Quan escalfes un element, emet llum de colors específics que, vista a través d'un prisma, forma línies característiques com una empremta digital de cada element.

Aquest fenomen va portar a entendre que els electrons no estan quiets, sinó que es mouen i quan "salten" entre nivells d'energia emeten llum de colors específics.

💡 Curiós: Cada element té el seu propi espectre únic, com les empremtes dactilars!

Model de Bohr i model actual

Bohr va explicar els espectres proposant que els electrons giren en òrbites circulars al voltant del nucli, cadascuna amb una energia determinada. Els electrons poden "saltar" entre nivells absorbint o alliberant energia lluminosa.

El model atòmic actual és més sofisticat. Els electrons no tenen òrbites definides sinó que formen núvols electrònics o orbitals - zones on hi ha més del 90% de probabilitats de trobar-los.

Aquests orbitals tenen formes diferents (s, p, d, f) i cada un pot contenir màxim dos electrons. Els electrons omplen els orbitals seguint un ordre: primer els de menor energia, i si tenen la mateixa energia, primer es col·loca un electró en cada orbital abans de fer parelles.

La configuració electrònica d'un àtom descriu exactament on estan col·locats tots els seus electrons. És com l'adreça de cada electró dins l'àtom!

💡 Pensa-hi: Els electrons no són com planetes que giren, són més com núvols de probabilitat!

La taula periòdica dels elements

La taula periòdica no és només una llista d'elements - és un mapa que et diu tot sobre el comportament químic! Els elements estan ordenats per nombre atòmic i organitzats en períodes (files) i grups (columnes).

El grup (columna) et diu quants electrons de valència té un element - aquests són els electrons de l'última capa i determinen com es comporta químicament. El període (fila) indica quina és aquesta última capa.

Els elements del mateix grup tenen propietats semblants perquè tenen el mateix nombre d'electrons de valència. Per exemple, tots els elements del grup 1 perden fàcilment 1 electró.

L'estat d'oxidació indica quants electrons utilitza un element per unir-se amb altres. Els àtoms sempre busquen tenir la configuració més estable, similar als gasos nobles.

La mida dels àtoms també segueix patrons: en un grup augmenta cap avall, i en un període generalment disminueix d'esquerra a dreta.

💡 Truc: Si coneixes el grup d'un element, ja saps com es comportarà químicament!

Tipus d'elements químics

Els elements es classifiquen en tres grans grups segons les seves propietats. Els gasos nobles (grup 18) són els "antisocials" - no es combinen amb ningú perquè ja tenen la configuració electrònica perfecta!

Els metalls ocupen la majoria de la taula periòdica. Tenen tendència a perdre electrons i formar cations (ions positius). Inclou els metalls alcalins (grup 1), alcalinoterris (grup 2) i metalls de transició $grups 3-12$. Són sòlids durs excepte el mercuri.

Els no-metalls $grups 14-17$ fan el contrari: guanyen electrons o els comparteixen per formar anions (ions negatius). Els halògens (grup 17) i calcògens (grup 16) són especialment reactius.

Els semimetalls són els "indefinits" - a vegades es comporten com metalls i a vegades com no-metalls. No condueixen l'electricitat excepte en condicions especials.

💡 Recorda: La posició a la taula periòdica determina el comportament químic!

Models d'enllaç químic

Els àtoms rarament van sols - prefereixen unir-se per formar molècules o cristalls. Un enllaç químic es forma quan les forces atractives superen les repulsives i crea sistemes més estables.

L'enllaç metàl·lic és exclusiu dels metalls. Imagina't un "mar d'electrons" que flueix lliurement entre cations metàl·lics - això explica per què els metalls condueixen l'electricitat tan bé!

Les propietats dels metalls són impressionants: són durs, tenen punts de fusió alts, condueixen l'electricitat i són dúctils i mal·leables (es poden estirar i doblar). Només quatre metalls es troben lliures a la natura: or, plata, coure i platí.

L'enllaç iònic s'estableix entre metalls i no-metalls. Els metalls "donen" electrons als no-metalls, creant cations i anions que s'atrauen com imants oposats i formen cristalls tridimensionals.

💡 Visualitza: L'enllaç metàl·lic és com un núvol d'electrons que "cola" els àtoms metàl·lics!

Propietats dels compostos iònics i enllaç covalent

Els compostos iònics tenen propietats molt característiques. Són sòlids durs amb punts de fusió alts perquè les forces entre ions són molt fortes, però són fràgils perquè un petit cop pot fer que ions del mateix signe es repel·leixin.

No condueixen l'electricitat quan són sòlids, però sí quan es dissolen en aigua o es fonen perquè els ions es poden moure lliurement. També es dissolen bé en aigua.

L'enllaç covalent és diferent - aquí els àtoms "comparteixen" electrons en lloc de donar-los o rebre'ls. Es produeix entre no-metalls i es pot representar amb línies: una línia = enllaç simple, dues = doble, tres = triple.

Quan els àtoms s'uneixen covalentment poden formar substàncies moleculars (com l'aigua) o cristalls covalents (com el diamant). Les substàncies moleculars tenen punts de fusió baixos, són insolubles en aigua i no condueixen l'electricitat.

💡 Diferència clau: Iònic = transferència d'electrons, Covalent = compartir electrons!

Cristalls covalents

Els cristalls covalents són els "gegants" del món molecular. A diferència de les substàncies moleculars, aquí tots els àtoms estan units per enllaços covalents forts formant una xarxa tridimensional immensa.

Aquestes substàncies són sòlids extremadament durs amb temperatures de fusió i ebullició altíssimes. Pensa en el diamant - és carboni pur unit per enllaços covalents i és una de les substàncies més dures que existeixen!

Són pràcticament insolubles en aigua i en tots els dissolvents perquè les molècules del dissolvent no tenen prou força per trencar els enllaços covalents del cristall.

Com les substàncies moleculars, no condueixen el corrent elèctric perquè tots els electrons estan "ocupats" formant enllaços i no es poden moure lliurement.

💡 Exemples: El diamant, el quarç i el carbur de silici són cristalls covalents súper resistents!