8.15 |Taula periòdica

1. 8.15 |Taula periòdica http://www.edu365.cat/batxillerat/ciencies/taula/ (en català)

2. 8.15 |Taula periòdica • Períodes • Files horitzontals numerades de l'1 al 7 en que s'alineen els elements. • El període coincideix amb el nivell màxim on té electrons un element. • Grups d’elements o famílies • Grups d’elements que presenten certes similituds situats en columnes numerades de l’1 al 18. • Pels elements regulars, el número del grup està relacionat amb els electrons de l’última capa.

3. 8.15 |Taula periòdica Les analogies que presenten els elements situats en una mateixa columna de la taula periòdica es deuen a una similitud en la seva configuració electrònica. Blocs d’elements de la taula periòdica, d’acord amb els seus subnivells energètics.

4. 8.15 |Propietats periòdiques Són propietats que varien amb una regularitat al llarg de la Taula Periòdica. S’estudien pels elements regulars o representatius: els del bloc s i bloc p: Grups 1, 2, 13, 14, 15, 16, 17 i 18. Les més significatives són: • Radi atòmic i radi iònic • Energia d’ionització • Afinitat electrònica • Electronegativitat

5. 8.15.1 |Radi atòmic i radi iònic Radi atòmic (o volum atòmic) El radi atòmic d’un element correspon a la meitat de la distància que separa els centres de dos àtoms veïns. En el mateix període, els radis atòmics dels elements representatius decreixen d’esquerra a dreta: cada vegada l’àtom té un protó més en el nucli i un electró més a la mateixa capa, les forces electrostàtiques augmenten i hi ha una contracció. En un mateix grup, el radi augmenta cap avall: cada vegada l’àtom té una capa electrònica més. RADI ATÒMIC O VOLUM ATÒMIC: Representació dels volums dels àtoms dels elements representatius que corresponen als cinc primers períodes. Sota el símbol de cada àtom hi figura el radi atòmic en nanòmetres.

6. 8.15.1 |Radi atòmic i radi iònic Radi iònic Quan un àtom s’ionitza modifica el seu volum, que disminueix en perdre electrons i augmenta en guanyar-los. Els cations tenen un volum (i per tant, un radi iònic) més petit que els corresponents àtoms neutres i molt més petit com més gran és la seva càrrega. Els anions tenen un radi iònic més gran que els corresponents àtoms neutres i molt més gran com més elevada és la seva càrrega elèctrica. Els radis estan expressats en nanòmetres.

7. 8.15.2 |Energia d’ionització • L’energia d’ionització o potencial d’ionització és l’energia mínima necessària per arrencar un electró d’un àtom en fase gasosa i en l’estat fonamental. • X → X+ + 1e-EI (S’expressa en eV/àtom o en kJ/mol d’àtoms) • Depèn de: - La càrrega del nucli de l’àtom. • - L’efecte de l’apantallament. • - La grandària de l’àtom. • - La classe de l’orbital del qual s’arrenca l’electró. • Va al revés que el volum atòmic: com més petit és l’àtom, l’últim electró està més a prop del nucli, està atret amb major força electrostàtica i costa més arrencar-lo. • És molt important la configuració electrònica: si en arrencar l’electró queda una configuració especialment estable (això passa amb els alcalins), la EI serà baixa. En el mateix període, l’energia d’ionització dels elements representatius creix d’esquerra a dreta. En un mateix grup, augmenta cap dalt. ENERGIA D’IONITZACIÓ (EI): Variació de la primera energia d’ionització amb el nombre atòmic.

8. 8.15.3 |Afinitat electrònica • L’afinitat electrònica o energia d’anionització d’un àtom 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. • Els àtoms més no metàl·lics tenen AE negativa ja que desprenen energia en captar un electró, tenen gran afinitat electrònica. Els més metàl·lics, no tenen gens d’afinitat electrònica, cal donar-los energia per a què captin un electró (AE serà +). • X + 1e- → X- AE (S’expressa en eV/àtom o en kJ/mol d’àtoms) En general augmenta d’esquerra a dreta al llarg d’un període i disminueix en baixar per un grup. AFINITAT ELECTRÒNICA (AE): http://www.edu365.cat/batxillerat/ciencies/taula/ (en català)

9. 8.15.4 |Electronegativitat L’electronegativitat d’un element representa la tendència dels seus àtoms a atraure electrons quan estan combinats amb un àtom d’un altre element formant un enllaç. S’expressen amb una escala de valors, la més habitual és la de Pauling. Assigna el valor 4 a l’àtom més electronegatiu que és el fluor. Els menys electronegatius són el cesi i franci amb electronegativitat 0’7. L’electronegativitat (E) serà major com més gran sigui EI (a l’àtom costa arrencar-li el seu electró) i més gran sigui AE (l’àtom té molta tendència a agafar un altre electró més) En general augmenta d’esquerra a dreta al llarg d’un període i disminueix en baixar per un grup. ELECTRONEGATIVITAT (E): Representació de les electronegativitats dels elements.

10. 8.16. |Radiació, àtoms i molècules Interacció de la radiació electromagnètica amb els àtoms i les molècules: • Tipus de canvi: Comportament associat: Ressonància magnètica Orientació en un camp magnètic (com un imant) Rotació Rotació completa de la molècula  sobre sí mateixa Vibració La vibració dels enllaços químics dins de la molècula, com molles  Electrònic Energia associada amb els electrons i les transicions electròniques • Cadascun està associat a una determinada regió de l'espectre de la radiació electromagnètica. S’absorbeix radiació de forma quantitzada per passar d’un estat fonamental a un estat excitat. Ressonància magnètica Radiofreqüències Rotacional Radiació de microones Vibracional Radiació infraroja Electrònic Radiació visible i radiació ultraviolada Les radiacions més energètiques (raig  i raig X) arrenquen electrons, són les radiacions ionitzants

11. 8.17. |Mètodes espectroscòpics en la determinació • de l’estructura de les molècules Els mètodes espectroscòpics es basen en l'absorció o emissió de radiació per la molècula mitjançant el pas d'un nivell quàntic baix a un altre superior (absorció), o inrevés (emissió). L'espectroscòpia és l'estudi de la interacció de la llum o radiació electromagnètica amb els àtoms i les molècules. En l’actualitat es disposa d’instrumentació i aparells que permeten la caracterització de les propietats d’una substància a partir d’informació obtinguda per espectroscòpia. Les principals tècniques espectroscòpiques són: - Espectroscòpia d’infraroig (IR) - Espectroscòpia de ressonància magnètica nuclear (RMN) - Espectroscòpia de masses http://experimentaciolliure.wordpress.com/altres-materials/introduccio-a-l%E2%80%99analisi-espectroscopic-al-batxillerat/

12. 8.17. |Mètodes espectroscòpics en la determinació • de l’estructura de les molècules A) Analitzador d’espectre infraroig (IR) La radiació IR afecta el nivell vibracional dels enllaços d’una molècula. L’espectre IR aporta informació sobre la presència de grups funcionals orgànics, com el grup alcohol (-OH), el grup aldehid (-CHO), el grup àcid (-COOH), enllaços dobles o triples entre carbonis i molts més. http://experimentaciolliure.wordpress.com/altres-materials/introduccio-a-l%E2%80%99analisi-espectroscopic-al-batxillerat/

13. 8.17. |Mètodes espectroscòpics en la determinació • de l’estructura de les molècules Espectre IR: http://experimentaciolliure.wordpress.com/altres-materials/introduccio-a-l%E2%80%99analisi-espectroscopic-al-batxillerat/

14. 8.17. |Mètodes espectroscòpics en la determinació • de l’estructura de les molècules B) Analitzador d’espectre de ressonància magnètica nuclear (RMN): Aquest es basa en les propietats magnètiques dels nuclis i, en la seva aplicació més comú, en les propietats del nucli d’hidrogen o protó. Tots els nuclis dels elements tenen càrrega i massa (protons i neutrons) i els que posseeixen un número atòmic imparell o/i un número màssic imparell també tenen espín i es comporten com a petits imants que s’orienten quan estan sotmesos a un camp magnètic. Quan una mostra que conté nuclis dotats de certes propietats magnètiques és col·locada entre els pols d’un imant i s’irradia amb radiació de radiofreqüència, és capaç d’absorbir energia (és el que s’anomena entrar en ressonància). S’utilitza especialment en química orgànica per determinar estructures moleculars, ja que dóna informació del nombre i tipus d’hidrògens diferents que conté segons com està unit i si té grups funcionals a prop. La posició en l’espectre (desplaçament químic) està relacionat amb la freqüència de la radiació absorbida respecte un patró (TMS, tetrametilsilà). La RMN també té aplicació en medicina ja que és una tècnica segura i no invasiva. http://experimentaciolliure.wordpress.com/altres-materials/introduccio-a-l%E2%80%99analisi-espectroscopic-al-batxillerat/

15. 8.17. |Mètodes espectroscòpics en la determinació • de l’estructura de les molècules Espectre RMN Solució: És el 2-bromopropà (CH3-CHBr-CH3) http://experimentaciolliure.wordpress.com/altres-materials/introduccio-a-l%E2%80%99analisi-espectroscopic-al-batxillerat/

16. 8.17. |Mètodes espectroscòpics en la determinació • de l’estructura de les molècules C) Espectrometria de masses: La mostra es volatilitza i el compost (M) es trenca en diferents fragments que tenen càrrega, normalment positiva i +1, pot quedar compost sense trencar-se i quedar ionitzat (M+). Els ions són accelerats en un camp elèctric i queden separats segons el valor de la relació massa/càrrega que tenen. Finalment un analitzador detecta els fragments i la quantitat de cadascun. Aporta dades sobre la massa molecular, la fórmula i la disposició dels diferents components dins de la molècula. http://experimentaciolliure.wordpress.com/altres-materials/introduccio-a-l%E2%80%99analisi-espectroscopic-al-batxillerat/