Teoria de Dalton (1808)

Dalton va ser el primer a crear una teoria científica sòlida sobre els àtoms. Va establir que tota la matèria està formada per àtoms i que els àtoms del mateix element són iguals entre ells.

Els seus postulats principals eren que l'àtom no es pot dividir i que àtoms de diferents elements s'uneixen per formar compostos. Aquest model va explicar la llei de proporcions múltiples perfectament.

Però Dalton tenia limitacions importants. No sabia res sobre els isòtops (àtoms del mateix element amb diferent massa) i pensava que els àtoms del mateix element no podien unir-se entre ells, cosa que sabem que no és certa.

💡 Recorda: Els isòtops com el carboni-12, carboni-13 i carboni-14 tenen el mateix nombre de protons però diferent nombre de neutrons.

Teoria de Thomson (1904)

Thomson va revolucionar la ciència quan va descobrir l'electró amb el seu experiment del tub de raigs catòdics. Això va demostrar que l'àtom sí que es podia dividir, contrarint Dalton.

El seu model del "pudín de panses" proposava que l'àtom era com una esfera amb càrrega positiva on hi havia incrustats els electrons (les "panses"). Thomson va establir que els àtoms són elèctricament neutres perquè tenen la mateixa càrrega positiva que negativa.

Millikan va complementar aquest treball determinant la càrrega exacta de l'electró: -1'6 × 10^-19 C. Però el model de Thomson no podia explicar com es mantenien els electrons dins l'àtom ni per què era estable.

💡 Fixa't: L'experiment del tub de raigs catòdics va canviar completament la nostra comprensió dels àtoms.

Teoria de Rutherford (1911)

Rutherford va descobrir el nucli atòmic amb el seu famós experiment de la làmina d'or. Va bombardejar una làmina fina d'or amb partícules alfa i va observar que la majoria passaven directament, però algunes es desviaven molt.

Això li va demostrar que l'àtom té un nucli petit i dens on es concentra gairebé tota la massa, amb els electrons orbitant al seu voltant. Era com un sistema solar en miniatura.

Els seus postulats establien que els protons estan al nucli i que els electrons giren en òrbites circulars. Però aquest model tenia un problema: segons les lleis de la física, els electrons haurien de perdre energia i caure al nucli, fent l'àtom inestable.

💡 Dada curiosa: La majoria de partícules alfa passaven directament perquè l'àtom és principalment espai buit!

Teories de Bohr i Quàntica

Bohr (1913) va solucionar el problema d'estabilitat proposant que els electrons només poden estar en òrbites específiques amb nivells d'energia determinats. Quan salten entre nivells, emeten o absorbeixen fotons.

Aquest model explicava perfectament l'espectre de l'hidrogen, però fallava amb àtoms més complexos. Aquí va arribar la teoria quàntica-ondulatòria de Schrödinger (1926).

Schrödinger va establir que els electrons es comporten com ones i partícules alhora. En lloc d'òrbites fixes, va proposar els orbitals: zones de probabilitat on podem trobar els electrons. Heisenberg va afegir que és impossible conèixer la posició i velocitat exactes d'un electró.

Aquesta teoria moderna utilitza quatre números quàntics (n, l, m, s) per descriure completament cada electró.

💡 Concepte clau: Els orbitals són com "núvols de probabilitat" on és més probable trobar els electrons.

Números Quàntics i Configuració Electrònica

Els quatre números quàntics són com l'adreça completa de cada electró. El número principal (n) indica el nivell d'energia, el secundari (l) la forma de l'orbital, el magnètic (m) l'orientació espacial, i l'spin (s) el gir de l'electró.

Els orbitals s contenen màxim 2 electrons, els p fins a 6, els d fins a 10, i els f fins a 14. Aquesta informació és crucial per entendre la configuració electrònica dels elements.

La configuració electrònica ens diu com estan distribuïts els electrons en els diferents orbitals. Per exemple, el carboni té configuració 1s² 2s² 2p². Aquesta distribució explica les propietats químiques dels elements i com reaccionen.

💡 Truc d'estudi: Memoritza que s=2, p=6, d=10, f=14 electrons màxim per tipus d'orbital.

Estats Atòmics i Notació Nuclear

Un àtom està en estat fonamental quan tots els seus electrons ocupen els nivells d'energia més baixos possibles. Si algun electró salta a un nivell superior sense omplir completament el inferior, l'àtom està en estat excitat.

La notació nuclear ens dona informació essencial sobre cada àtom. El número atòmic (Z) indica els protons, el número màssic (A) la suma de protons i neutrons, i per tant A-Z ens dona els neutrons.

Aquesta informació és fonamental per identificar isòtops i entendre la radioactivitat. Recorda que tots els àtoms del mateix element tenen el mateix nombre de protons, però poden tenir diferent nombre de neutrons.

💡 Fórmula imprescindible: Neutrons = Número màssic (A) - Número atòmic (Z)