Enllaços Químics: Àtoms, Ions, Molècules i Propietats

Àtoms i Ions

Àtom

• Partícula elemental de la matèria. Conté electrons (e^-), protons (p⁺) i neutrons (n).
• Nombre atòmic (Z): Nombre de protons.
• Nombre màssic (A): Nombre de protons i neutrons.
• Isòtops: Àtoms amb el mateix nombre de protons i diferent nombre de neutrons.
• Els electrons s'organitzen en nivells d'energia (2n² electrons per nivell).
• La configuració electrònica indica la distribució dels electrons.
• Període: Nivell de capes electròniques en elements representatius. En elements de transició, període = nivell - 1.
• Electrons de valència: Electrons de l'última capa.

Ió

• Àtom que ha guanyat o perdut electrons, adquirint càrrega elèctrica.
• Anió: Ió amb càrrega negativa (guanya e^-).
• Catió: Ió amb càrrega positiva (perd e^-).

Metalls i No Metalls

• Metalls: Tendència a perdre electrons i formar cations.
• No metalls: Tendència a guanyar electrons i formar anions.

Enllaços Químics

Definició

• Força que manté units els àtoms en molècules o cristalls.
• L'energia d'enllaç és l'energia necessària per trencar o formar un enllaç.
• Els àtoms s'uneixen per assolir major estabilitat (8 electrons a l'últim nivell, regla de l'octet), excepte els gasos nobles.

Enllaç Iònic

• Unió entre un metall i un no metall.
• Transferència d'electrons del metall al no metall, formant ions.
• Formació d'una xarxa iònica: sòlids, fràgils i aïllants.
• Enllaç electrostàtic.
• Intervé l'energia reticular.
• No formen molècules.

Model de Lewis (Enllaç Iònic)

• Representació dels electrons de valència.
• Indica els electrons que participen en l'enllaç.

Enllaç Covalent

• Unió entre dos àtoms no metàl·lics.
• Compartició d'electrons.
• Formació de molècules o xarxes atòmiques.
• L'enllaç covalent és el més fort.
• Formació d'orbitals moleculars.

Model de Lewis (Enllaç Covalent)

• H₂: H - H
• F₂: F - F
• N₂: N ≡ N
• O₂: O = O

Molècules Heteromoleculars

• HCl: H - Cl
• H₂O: H - O - H
• CO₂: O = C = O
• SO₂: O = S = O
• PCl₅

Polaritat i Geometria Molecular

• BeCl₂: Lineal, apolar (180º)
• BF₃: Trigonal plana, apolar (120º)
• CH₄: Tetraèdrica, apolar (109.5º)
• NH₃: Piramidal, polar (107.3º)
• H₂O: Angular, polar (104.5º)
• PCl₅: Bipiramidal trigonal
• SF₆: Octaèdrica
• Excepcions a la regla de l'octet: S, P (expansió), B (deficiència).

Enllaç Metàl·lic

• Unió d'àtoms metàl·lics.
• Formació d'una xarxa metàl·lica i un núvol d'electrons deslocalitzats.

Xarxa Cristal·lina

• Estructura ordenada dels compostos iònics.
• Atracció intensa entre ions de càrrega oposada.
• Índex de coordinació: Nombre d'ions que envolten un ió determinat.
• Energia reticular: Energia que manté unida la xarxa cristal·lina (procés exotèrmic).

Propietats de les Substàncies

Substàncies Iòniques

1. Sòlides a temperatura ambient.
2. Alts punts de fusió i ebullició. Dures i fràgils.
3. Condueixen l'electricitat en dissolució o fosos.
4. Insolubles en dissolvents apolars, solubles en polars.
5. Ions solvatats en solució.

Substàncies Covalents

Polars

1. Punt d'ebullició alt.
2. Males conductores de l'electricitat.
3. Solubles en dissolvents polars (H₂O).

Apolars

1. Punt de fusió més baix que els polars.
2. Males conductores de l'electricitat.
3. Solubles en dissolvents apolars (CCl₄).

Substàncies Metàl·liques

1. Brillantor metàl·lica.
2. Alts punts de fusió i ebullició.
3. Bons conductors de calor i electricitat.
4. Dúctils i maleables.

Configuració electrònica

1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p, 6f, 7d, 7f

Enllaç iònic: Grup 1 + Grup 17 o Grup 2 + Grup 17 (excloent H, HCl, HBr).

Polaritat dels Enllaços

• Enllaç apolar: Electrons compartits igualment (H₂, Cl₂, N₂, F₂...).
• Enllaç polar: Electrons compartits de manera desigual, desplaçats cap a l'àtom més electronegatiu (HCl...).

Enllaços Intermoleculars

• Enllaç d'hidrogen: Atracció electrostàtica entre molècules amb H i F, O o N. Enllaç dèbil (HF, H₂O).
• Forces de Van der Waals: Forces electrostàtiques dèbils entre dipols (HCl). Un dipol es genera quan hi ha una separació de càrregues.