UD 1
LA MATÈRIA.
LES SUBSTÀNCIES QUÍMIQUES
ÍNDEX
Substàncies pures: simples i compostes
La matèria està feta d'àtoms
Els àtoms s'uneixen: la regla de l'octet
La fórmula química: Nomenclatura
Tipus d'enllaç químic
Estructures: molècules i cristalls
LA MATÈRIA ESTÀ FETA D'ÀTOMS
ELS ÀTOMS - LES RAJOLES DE LA MATÈRIA
La matèria està feta d'àtoms.
Hi han 118 tipus d'àtoms diferents.
A cada tipus d'àtom l'anomenem ELEMENT -> Hi ha 118 ELEMENTS
àtom tipus B
àtom tipus C
àtom tipus A
àtom tipus E
àtom tipus F
àtom tipus D
En què es diferèncien aquests tipus d'àtoms?
ELEMENT?
ELEMENT?
1. TOTS ELS ÀTOMS ESTAN FETS DE LES MATEIXES PARTÍCULES SUBATÒMIQUES:
- Protons --> Amb càrrega elèctrica +
- Neutrons --> Sense càrrega elèctrica
- Electrons --> Amb càrrega elèctrica -
Han de coincidir perquè l'àtom és neutre
Z=4
Z=5
2. ALLÒ QUE DIFERÈNCIA UN TIPUS D'ÀTOM D'UN ALTRE ÉS EL Nº DE PROTONS --> NOMBRE ATÒMIC (Z).
ELEMENT?
ELEMENT?
3. LA TAULA PERIÒDICA ORDENA ELS TIPUS D'ÀTOMS PER ORDRE CREIXENT DE Z.
Agafeu la vostra taula periòdica
Z=7
Z=6
EL NOSTRE REGISTRE DE MAGNITUDS I UNITATS
MAGNITUD
DEFINICIÓ
UNITAT (S.I)
ALTRES UNITATS
FONAMENTAL/DERIVADA
INSTRUMENT DE MESURA
CÀRREGA ELÈCTRICA
Coulomb (C)
Derivada
Franklin (Fr)
Old fashioned
Amperímetre -> mesura corrent Dinamòmetre -> mesura força elèctrica
Propietat de la matèria que origina forces elèctriques
4. ELS NEUTRONS (nº) JUNT AMB ELS PROTONS (p+) FORMEN EL NUCLI ATÒMIC.
- Són les partícules amb més massa.
- Un neutró té la mateixa massa que un protó. Són pràcticament iguals excepte per la càrrega elèctrica.
- La massa dels electrons és despreciable front a la dels neutrons i protons.
A=11
A=9
5. LA QUANTITAT DE PROTONS I NEUTRONS QUE HI HA AL NUCLI ES DIU NOMBRE MÀSSIC (A)
El nombre màssic A no el trobareu mai a la taula periòdica
A=12
A=14
6. EL NOMBRE MÀSSIC (A) NO IDENTIFICA A L'ELEMENT, ÉS EL NOMBRE ATÒMIC (Z) QUI HO FA.
EXERCICIS
EXERCICI 1
EXERCICI 3
a) Indica els nombres atòmic (Z), màssic (A) e identifica l'element amb ajuda de la Taula Periòdica. b) Quin dels dos nombres, A o Z, has emprat per tal d'identificar l'element?
a) Quants protons necessitem per a obtindre una càrrega elèctrica d'1 C? b) Amb el mateix nombre d'electrons quina càrrega obtindriem? DADES: càrrega fonamental e=1,6·10 -19 C
EXERCICI 2
La massa d'un protó és 1,66·10-27 kg i la massa d'un electró és 9,1·10-31 kg. a) Quina és la massa d'un neutró? b) Quantes vegades és menor la massa d'un electró que la d'un protó?
EXERCICI 4
Ompli la taula amb Z, A i la quantitat de protons i neutrons corresponents.
SUBSTÀNCIES PURES:
SIMPLES I COMPOSTES
LA MATÈRIA ESTÀ FETA D'ÀTOMS. PERÒ....
SÓN ELS ÀTOMS LES PORCIONS MÉS MENUDES DE TOTES LES SUBSTÀNCIES QUE ENS ENVOLTEN?
ENTITAT ELEMENTAL O PARTÍ-CULA IDENTITAT D'UNA SUBSTÀNCIA: Porció més menuda d'una substància que manté les propietats característiques d'aquesta i la representa = manté la identitat de la substància.
FINS A QUIN NIVELL PODEM DIVIDIR UNA SUBSTANCIA SENSE QUE PERDA LA IDENTITAT?
SAL
PAELLA
ALUMINI
FINS A QUIN NIVELL PODEM DIVIDIR UNA SUBSTANCIA SENSE QUE PERDA LA IDENTITAT?
ENTITAT ELEMENTAL O PARTÍ-CULA IDENTITAT: L'ÀTOM D'ALUMINI
ALUMINI
FINS A QUIN NIVELL PODEM DIVIDIR UNA SUBSTANCIA SENSE QUE PERDA LA IDENTITAT?
ENTITAT ELEMENTAL O PARTÍ-CULA IDENTITAT: Enllaç iònic: CLORUR DE SODI
SAL
No hi ha un àtom per a la sal, com a mínim necessitem la unió de dos
FINS A QUIN NIVELL PODEM DIVIDIR UNA SUBSTANCIA SENSE QUE PERDA LA IDENTITAT?
ENTITAT ELEMENTAL O PARTÍ-CULA IDENTITAT: ?????????
PAELLA
No hi ha un acord sobre quina és la agrupació mínima que mereixeria la denominació de paella
SUBSTÀNCIES PURES: Com l'alumini o la sal
Podem definir una partícula identitat o entitat elemental per representar-les. Les substàncies pures estan fetes de partícules identitat iguals entre si.
= 2 x
1 x
1 x
1 x
1 x
HELI (He)
NITROGEN (N2)
HIPOCLORIT DE SODI (NaClO)
Partícula identitat
Partícula identitat
Partícula identitat
Descrivim la partícula identitat amb una fórmula
SUBSTÀNCIA PURA SIMPLE
SUBSTÀNCIA PURA SIMPLE
SUBSTÀNCIA PURA COMPOSTA O COMPOST QUÍMIC
Només 1 tipus d'àtom a la partícula identitat
Només 1 tipus d'àtom a la partícula identitat
Més d'1 tipus d'àtom a la partícula identitat
MESCLES: com la paella
No tenen una partícula identitat característica. Hi han diferents partícules identitats de diferents substàncies pures que poden estar presents en diferents proporcions (paella amb més/menys pollastre o amb més/menys bajoqueta és paella)
Com no tenen una partícula identitat no tenen una fórmula
AIRE
O2
N2
NaClO --> Hipoclorit de sodi
H2O --> Aigua
LEIXIU
DIAGRAMA RESUM TIPUS DE SUBSTÀNCIES
SUBSTÀNCIES
MESCLES
SUBSTÀNCIES PURES
SUBSTÀNCIES SIMPLES
SUBSTÀNCIES COMPOSTES
Sense partícula identitat (sense fòrmula)
Amb partícula identitat (amb fòrmula)
Partícula formada per un sols tipus d'àtom (un sols element)
Partícula formada per un més d'un tipus d'àtom (més d'un element)
No es poden descompondre en altres substàncies més simples
Es poden descompondre en altres substàncies més simples
EXERCICIS
EXERCICI 5 - L'AIGUA
a) Es una substància pura? (Pensa si coneixes com és la partícula identitat de l'aigua, pensa si existeix una fòrmula que descriga aquesta partícula identitat de l'aigua). b) Es una substància simple o composta? (Pensa si la seua partícula identitat està formada per àtoms d'un tipus o de més). c) Es pot descomposar en altres susbtàncies més senzilles? En quines? Continuariem tenint aigua?
EXERCICI 6 - L'OXIGEN
a) Es una substància pura? (Pensa si coneixes com és la partícula identitat de l'oxigen, pensa si existeix una fòrmula que descriga aquesta partícula identitat de l'oxigen). b) Es una substància simple o composta? (Pensa si la seua partícula identitat està formada per àtoms d'un tipus o de més). c) Es pot descomposar en altres susbtàncies més senzilles?
EXERCICIS CASA
EXERCICI 7 - L'AIGUA QUE BEUS
a) Busca informació sobre la composició de l'aigua que bebem. Compara la composició de dues marques diferents d'aigua embotellada i anota la composició de cadascuna en % . b) A la llum dels resultats, diries que l'aigua embotellada és una substancia pura o una mescla? Raona la resposta.
EXERCICI 8
Busca la composició de les següents substàncies: metà, età, propà i butà. a) Son substàncies pures? Simples o compostes? Raona. b) Podriem descompondre-les en altres substàncies més simples?
ELS ÀTOMS S'UNEIXEN
La regla de l'octet
LES PARTÍCULES IDENTITAT DE CADA SUBSTÀNCIA PURA són àtoms o conjunts d'àtoms Els àtoms s'uneixen = s'enllacen= s'encaixen (com les peces de Lego)
= 2 x
1 x
1 x
1 x
1 x
Partícula identitat
Partícula identitat
Partícula identitat
SUBSTÀNCIA PURA SIMPLE
SUBSTÀNCIA PURA SIMPLE
SUBSTÀNCIA PURA COMPOSTA O COMPOST QUÍMIC
TOTS?
ELS ELECTRONS DE VALÈNCIA
Els electrons que envolten el nucli s'organitzen de menor a major energia segons capes o nivells d'energia (i subnivells que s'estudiaran en cursos posteriors)
El Nitrogen Z=7 (7 p+ i 7 e-) Com s'organitzen els seus 7 e-?
El Fósfor Z=15 (15 p+ i 15 e-) Com s'organitzen els seus 15 e-?
Nitrogen i Fósfor tenen la última capa amb 5 e-
SÓN DEL MATEIX GRUP O FAMILIA
ELS e- DE LA CAPA MÉS EXTERNA -> e- DE VALÈNCIA
EXERCICIS
EXERCICI 9
Elabora una taula en la qual indiques el nombre d'electrons de la capa més externa (capa de valència) i el grup o família al qual pertanyen els elements situats entre l'hidrogen i el neó.
EXERCICI 10
A partir de les dades de la taula anterior i, recordant que els elements d'un mateix grup o família tenen la mateixa quantitat d'electrons de valència, infereix quants e- tenen a la última capa els àtoms de Ga, I, Cs i Ca.
GRUPS I PERÍODES DE LA TAULA PERIÒDICA
ELECTRONS DE VALÈNCIA
GRUP 1 (Alcalins) = 1 e- al nivell més extern
GRUP 2 (Alcalinoterris) = 2 e- al nivell més extern
GRUP 13 (Terris) = 3 e- al nivell més extern
GRUP 14 (Carbonoids) = 4 e- al nivell més extern
GRUP 15 (Nitrogeoids) = 5 e- al nivell més extern
GRUP 16 (Calcògens) = 6 e- al nivell més extern
GRUP 17 (Halògens) = 7 e- al nivell més extern
I e- de valència
GRUP 18 (Gasos Nobles) = 8 e- al nivell més extern
PERÍODE 1 = 1er Nivell d'Energia
PERÍODE 2 = 2n Nivell d'Energia
PERÍODE 3 = 3er Nivell d'Energia
PERÍODE 4 = 4t Nivell d'Energia
PERÍODE 5 = 5é Nivell d'Energia
PERÍODE 6 = 6é Nivell d'Energia
PERÍODE 7 = 7é Nivell d'Energia
PERÍODE 6 = 6é Nivell d'Energia
PERÍODE 7 = 7é Nivell d'Energia
LA REGLA DE L'OCTET
Els àtoms del la última columna del sistema periòdic (grup 18 - gasos nobles) tenen 8 e- de valència (completen un subnivell del nivell més extern). L'HELI només te 2 e- de valència perquè són al nivell 1.
AQUEST FET - REGLA DE L'OCTET - FA QUE SIGUEN ELS ÀTOMS MÉS ESTABLES DEL SISTEMA PERIÒDIC
PODEN EXISTIR AÏLLATS
ELS ÀTOMS DELS GASOS NOBLES NO S'UNEIXEN AMB ALTRES ÀTOMS (Per això els anomenem "Nobles")
QUÈ FAN ELS ÀTOMS QUE NO COMPLEIXEN LA REGLA DE L'OCTET
La resta d'atoms tractaran d'assolir una escorça semblant a la d'un gas noble i, per tal de fer-ho, hauran de:
CEDIR e-
COMPARTIR e-
CAPTAR e-
d'altres àtoms
a altres àtoms
amb altres àtoms
S'ENLLACEN
S'UNEIXEN
S'ENCAIXEN
ELS ÀTOMS DE LA RESTA DE GRUPS S'ENLLACEN FINS A ASSOLIR 8 e- DE VALÈNCIA
TAULA PERIÒDICA EN BLANC I. IONS MÉS ESTABLES
CAPTAR O CEDIR ELECTRONS: EIXA ÉS LA QÜESTIÓ
- Treballeu amb la fulla amb la Taula Periòdica en blanc 1 que teniu disponible en Aules.
- Observeu a la diapositiva dels electrons de valència la quantitat d'electrons de valència que tenen els elements de cada columna de la Taula Periòdica (columnes = Grups o Famílies).
- Considerant que tots els elements volen assolir una capa de valència amb 8 electrons (2 si la capa és la 1), indica dalt de cada columna de la teua Taula periòdica la quantitat de electrons que necessitaran perdre o guanyar eixos elements per tal d'assolir 8 (o 2 si és el N1)
- Si cal perdre electrons indica un signe + (perdre electrons significa carregar-se +)
- Si cal captar electrons indica un signe - (guanyar electrons significa carregar-se -)
- Deixa l'hidrogen per al final i recorda en quina capa está el seu electró de valència.
- Ompli els símbols dels elements als grups 1, 2, 13, 14, 15, 16, 17 i 18 i fica el nom de cada Grup o Família.
EXERCICIS
EXERCICI 11
Quins són els únics elements que es troben a la naturalesa com a àtoms aïllats? A quin grup del sistema periòdic petànyen?
EXERCICI 12
Indica si les afirmacions següents són verdaderes o falses: a) Tots els àtoms dels gasos, sense excepció, tenen completa la última capa d'electrons. b) En cada àtom d'heli es poden allotjar fins a 6 e- més en la capa més externa. c) Tots els àtoms dels gasos nobles tenen 8 e- en la última capa.
EXERCICIS
EXERCICI 13 - CLASSE
Indica de quina manera s'enllaçaran els següents elements (compartint electrons o cedint/captant electrons) i quants àtoms fan falta de cada element. Escriu la fòrmula de l'agrupació resultant (partícula identitat). a) Sodi i Clor b) Liti i Sofre c) Oxigen d) Clor i Calci e) Flúor f) Hidrogen
EXERCICIS
a) NaCl. Na li cedeix 1 e- al Cl
EXERCICI 13 - SOLUCIÓ
b) Li2S. 2 àtoms de Li li cedeixen 1 e- cadascú al S que rep 2 e-
c) O2 2 àtoms d'O comparteixen 4 e-
d) CaCl2 1 àtom de Ca cedeix els seus 2 e- a 2 àtoms de Cl. Un e- a cada.
e) F2. 2 àtoms de F comparteixen 2 e-
f) H2 2 àtoms de H comparteixen 2 e-
TIPUS D'ENLLAÇ QUÍMIC
METALLS, NO METALLS i SEMIMETALLS
Anomenem NO METALLS: als elements amb tendència a formar ANIONS (IONS -)
Anomenem METALLS als elements amb tendència a formar CATIONS (IONS +)
COM EXPLIQUEM ELS METALLS QUE APAREIXEN AL FINAL DELS GRUPS 14, 15, 16 i 17?
+1
El NOMBRE D'OXIDACIÓ
+4
+2
+3
-2
-4
-3
-1
- Segons anem cap a baix en la T.P els electrons de valència són més lluny del nucli.
- La capacitat per a furtar electrons és menor.
- Els electrons de valència estan menys atrets pel nucli i es poden perdre fàcilment.
-1
+1
AGAFEU LA VOSTRA T.P I ANEM A OMPLIR EL NOMBRE D'OXIDACIÓ DE CADA CASELLA DELS GRUPS 14-15
TIPUS D'ENLLAÇ QUÍMIC
Metàl·lic
Iònic
Covalent
- És l'enllaç entre METALLS (del mateix element)- Tots els àtoms necessiten cedir e- i ningú va a captar-los -> s'els passen constantment els uns als altres.- Els e- compartits d'aquesta manera estan deslocalitzats = no estan associats a cap àtom. Es mouen per tot arreu
- És l'enllaç entre METALLS i NO METALLS-Els METALLS cedeixen e- als NO METALLS, els àtoms esdevenen CATIONS i ANIONS i queden units per forces elèctriques.
- És l'enllaç entre NO METALLS- Tots els àtoms necessiten captar e- i ningú va a cedir-los -> els comparteixen. - Els e- compartits estan localitzats entre els dos àtoms que queden enllaçats.
EXERCICIS
EXERCICI 14.
Indica el tipus d'enllaç entre les següents parelles d'elements. Indica quins son METALLS i quins NO METALLS. Indica si es formen IONS i amb quina càrrega elèctrica. Indica la fòrmula de l'agrupació resultant (partícula identitat). a) Sodi i Flúor b) Sofre i Oxigen c) Magnesi i Oxigen d) Sofre i Calci e) Carboni i Oxigen f) Hidrogen i Nitrogen
TAULA PERIÒDICA EN BLANC II. TROBA L'ELEMENT
ENDEVINEM LA CASELLA
- Treballeu amb la fulla amb la Taula Periòdica en blanc 2 que teniu disponible en Aules.
- La fulla conté pistes sobre elements camuflats amb símbols A, B, C, D... Eixos no són els seus símbols químics reals.
- Volem que, sabent les característiques de cada element, deduiu en quina casella li correspon estar.
- A la casella escriureu A, B., C... No el símbol real.
- En acabar, al final de la fulla, associareu cada lletra amb l'element real.
EXERCICIS
EXERCICI 16
Quants e- té en la última capa un ió Li+ (Z=3)? Incompleix la regla de l'octet? Raona.
EXERCICI 17
Raona si l'esquema de la figura correspon a un àtom d'un gas noble, un catió o un anió. En cas de que siga un ió, de quin element es tracta?
EXERCICI 18
Representa el diagrama de Lewis de la capa de valència dels ions següents i raona si són estables o no: Li+, Cl+3, B-, Ar2+, Ca2+, O2-, Al2+, S2-
CASA - EXERCICIS 19 i 20
ESTRUCTURES: MOLÈCULES I CRISTALLS
QUAN ELS ÀTOMS S'ENLLACEN PODEN FORMAR LES SEGÜENTS ESTRUCTURES
MOLÈCULES
1. És l’estructura més habitual quan s’enllacen els àtoms de les substàncies no metàl·liques (amb enllaç covalent)
H2O A L'ESTAT GASÓS
Sense forces d'unió entre les molècules
2. Els àtoms que comparteixen els electrons “confinats” entre ells formen agrupacions estables anomenades molècules. La partícula identitat o entitat elemental d'aquestes substàncies és aquesta agrupació: la molècula.
H2O A L'ESTAT LÍQUID
3. Les molècules d'aquestes substàncies s'uneixen entre si emprant altre tipus d'enllaç diferent, més feble, anomenat "força intermolecular".
Amb forces d'unió moderades entre les molècules
4. L'estat físic d'aquestes substàncies depén de la intensitat d'aquestes forces intermoleculars
H2O A L'ESTAT SÒLID
H2O
Amb forces d'unió intenses entre les molècules
2 ÀTOMS DE H
1 ÀTOM DE O
ENLLAÇ COVALENT
QUAN ELS ÀTOMS S'ENLLACEN PODEN FORMAR LES SEGÜENTS ESTRUCTURES
CRISTALLS
ÀTOMS QUE FORMEN LA PARTÍCULA IDENTITAT O ENTITAT ELEMENTAL
1. Estructura ilimitada en la que tots els àtoms de la substància estan units mitjançant el mateix tipus d'enllaç
- Si és IÒNIC --> Cristall iònic - Si és COVALENT --> Cristall covalent - Si és METÀL·LIC --> Cristall metàl·lic
PARTÍCULA IDENTITAT
2. Com que tots tres tipus d'enllaç són prou forts i tots els àtoms de la substància estan enllaçats de la mateixa manera, les estructures cristalines només es presenten a l'estat sòlid.
PARTÍCULES IDENTITAT ENLLAÇADES REPETIDAMENT FORMANT UN CRISTALL
EXERCICIS
EXERCICI 21
L'O2 és la molècula de l'oxigen. Respon: a) Poden existir els àtoms d'oxigen sense enllaçar? b) Quin tipus d'enllaç hi ha entre els dos àtoms de O? Representa als e- en aquest tipus d'enllaç. c) L'oxigen a temperatura ambient és un gas. Creus que pot existir oxigen líquid? i sòlid? fes un dibuix representant les unions entre les molècules d'oxigen en tots 3 estats.
O2
FES EL MATEIX EXERCICI AMB EL
CO2
EXERCICIS
EXERCICI 22
O2 A L'ESTAT GASÓS
Fes un esquema en el qual es relacione el tipus d'enllaç entre àtoms amb el tipus d'entitat elemental o partícula identitat que poden tindre les substàncies.
Sense forces d'unió entre les molècules
EXERCICI 23
O2 A L'ESTAT LÍQUID
Completa la taula:
Amb forces d'unió moderades entre les molècules
O2 A L'ESTAT SÒLID
Amb forces d'unió intenses entre les molècules
DIAGRAMA PROPIETATS SUBSTÀNCIES
TIPUS ESTRUCTURA
CRISTALLS
MOLÈCULES
Sòlides a temperatura ambient
- a temperatura ambient: gasoses, líquides o sòlides segons les forces intermoleculars - Substàncies aïllants elèctriques i/o tèrmiques --> els e- estan confinats dins les molècules
COVALENTS
IÒNICS
METÀL·LICS
- Fràgils - Solubles en aigua - No conductores a l'estat sòlid però si al líquid o dissoltes.
- Dúctils i maleables - Bones conductores. Els e- tenen mobilitat per tot el cristall.
- Dures - No conductores. Els e- estan confinats entre els àtoms que els comparteixen
Els e- no abandonen els ions estables.
EXERCICIS
EXERCICI 24
EXERCICI 27 (CASA)
Indica de quina classe de substància es tracta: a) Sòlid, soluble en aigua que condueix l'electricitat en l'estat líquid. b) Xarxa cristal·lina no soluble en aigua que no condueix l'electricitat. c) Sòlid que condueix l'electricitat d) Gas monoatòmic.
EXERCICI 25
Explica per què els metalls condueixen l'electricitat però els cristalls iònics i els covalents no.
EXERCICI 26
Escriu la fòrmula dels següents compostos. Quin tipus d'enllaç presenten? Són molècules?
Negre: C Groc: S Roig: O Gris: H
LA FÓRMULA QUÍMICA
NOMENCLATURA
LES FÒRMULES DE LES SUBSTÀNCIES PURES QUÈ ENS DIUEN?
Descriu com és la partícula identitat de la substància pura
PARTÍCULA IDENTITAT: un àtom de l'element (es repeteix en el cristall)
PARTÍCULA IDENTITAT: una molècula formada per àtoms de l'element
PARTÍCULA IDENTITAT: cel·la unitat del cristall (conjunt d'àtoms que es repeteixen al cristall)
PARTÍCULA IDENTITAT: una molècula formada per àtoms dels diferents elements que formen el compost
LES FÒRMULES DE LES SUBSTÀNCIES PURES COM S'ESCRIUEN?
EN UN COMPOST, QUIN ELEMENT FIQUEM A LA DRETA I QUIN A L'ESQUERRA?
COM LLEGIM LES FÒRMULES QUÍMIQUES?
NaCl
1. De dreta a esquerra (a l'inrevés de com llegim un text)
Clorur de sodi
KF
2. Als compostos binaris (compostos de dos elements) a l'element de la dreta li fiquem la terminació -ur (excepte a l'oxigen que li diem òxid)
CaO
Fluorur de potassi
Òxid de calci
3. Quan la fòrmula te un subíndex (nombre xicotet que acompanya un símbol químic per a indicar quantitat d'àtoms d'eixe element que hi han a la partícula identitat) el llegim amb el prefix corresponent (di - 2, tri- 3, tetra - 4, penta - 5, hexa - 6, hepta - 7, octa - 8...
Al2O 3
Triòxid de dialumini
QUINS ELEMENTS TERMINEN EN -UR?
SEMPRE L'ELEMENT DE LA DRETA
KF
Fluorur de potassi
METALL + NO METALL (iònics)
COMPOSTOS
HF
NO METALL + NO METALL (covalents)
Fluorur d'hidrogen
NOMÉS TERMINAREM AMB -UR ELS NO METALLS QUAN ESTIGUEN A LA DRETA
EN ELS DOS CASOS A LA DRETA ESCRIVIM EL NO METALL
H → hidrur F → fluorur Cl → clorur Br → bromur I → iodur O → òxid S → sulfur Se → selenur Te → telurur N → nitrur P → fosfur As → arsenur C → carbur
HI HAN POCS NO METALLS A LA TAULA PERIÒDICA
UD1. LA MATÈRIA. LES SUBSTÀNCIES QUÍMIQUES
b.ramirezvelado
Created on October 17, 2022
Start designing with a free template
Discover more than 1500 professional designs like these:
View
Animated Chalkboard Presentation
View
Genial Storytale Presentation
View
Blackboard Presentation
View
Psychedelic Presentation
View
Chalkboard Presentation
View
Witchcraft Presentation
View
Sketchbook Presentation
Explore all templates
Transcript
UD 1
LA MATÈRIA.
LES SUBSTÀNCIES QUÍMIQUES
ÍNDEX
Substàncies pures: simples i compostes
La matèria està feta d'àtoms
Els àtoms s'uneixen: la regla de l'octet
La fórmula química: Nomenclatura
Tipus d'enllaç químic
Estructures: molècules i cristalls
LA MATÈRIA ESTÀ FETA D'ÀTOMS
ELS ÀTOMS - LES RAJOLES DE LA MATÈRIA
La matèria està feta d'àtoms.
Hi han 118 tipus d'àtoms diferents.
A cada tipus d'àtom l'anomenem ELEMENT -> Hi ha 118 ELEMENTS
àtom tipus B
àtom tipus C
àtom tipus A
àtom tipus E
àtom tipus F
àtom tipus D
En què es diferèncien aquests tipus d'àtoms?
ELEMENT?
ELEMENT?
1. TOTS ELS ÀTOMS ESTAN FETS DE LES MATEIXES PARTÍCULES SUBATÒMIQUES:
Han de coincidir perquè l'àtom és neutre
Z=4
Z=5
2. ALLÒ QUE DIFERÈNCIA UN TIPUS D'ÀTOM D'UN ALTRE ÉS EL Nº DE PROTONS --> NOMBRE ATÒMIC (Z).
ELEMENT?
ELEMENT?
3. LA TAULA PERIÒDICA ORDENA ELS TIPUS D'ÀTOMS PER ORDRE CREIXENT DE Z.
Agafeu la vostra taula periòdica
Z=7
Z=6
EL NOSTRE REGISTRE DE MAGNITUDS I UNITATS
MAGNITUD
DEFINICIÓ
UNITAT (S.I)
ALTRES UNITATS
FONAMENTAL/DERIVADA
INSTRUMENT DE MESURA
CÀRREGA ELÈCTRICA
Coulomb (C)
Derivada
Franklin (Fr)
Old fashioned
Amperímetre -> mesura corrent Dinamòmetre -> mesura força elèctrica
Propietat de la matèria que origina forces elèctriques
4. ELS NEUTRONS (nº) JUNT AMB ELS PROTONS (p+) FORMEN EL NUCLI ATÒMIC.
A=11
A=9
5. LA QUANTITAT DE PROTONS I NEUTRONS QUE HI HA AL NUCLI ES DIU NOMBRE MÀSSIC (A)
El nombre màssic A no el trobareu mai a la taula periòdica
A=12
A=14
6. EL NOMBRE MÀSSIC (A) NO IDENTIFICA A L'ELEMENT, ÉS EL NOMBRE ATÒMIC (Z) QUI HO FA.
EXERCICIS
EXERCICI 1
EXERCICI 3
a) Indica els nombres atòmic (Z), màssic (A) e identifica l'element amb ajuda de la Taula Periòdica. b) Quin dels dos nombres, A o Z, has emprat per tal d'identificar l'element?
a) Quants protons necessitem per a obtindre una càrrega elèctrica d'1 C? b) Amb el mateix nombre d'electrons quina càrrega obtindriem? DADES: càrrega fonamental e=1,6·10 -19 C
EXERCICI 2
La massa d'un protó és 1,66·10-27 kg i la massa d'un electró és 9,1·10-31 kg. a) Quina és la massa d'un neutró? b) Quantes vegades és menor la massa d'un electró que la d'un protó?
EXERCICI 4
Ompli la taula amb Z, A i la quantitat de protons i neutrons corresponents.
SUBSTÀNCIES PURES:
SIMPLES I COMPOSTES
LA MATÈRIA ESTÀ FETA D'ÀTOMS. PERÒ....
SÓN ELS ÀTOMS LES PORCIONS MÉS MENUDES DE TOTES LES SUBSTÀNCIES QUE ENS ENVOLTEN?
ENTITAT ELEMENTAL O PARTÍ-CULA IDENTITAT D'UNA SUBSTÀNCIA: Porció més menuda d'una substància que manté les propietats característiques d'aquesta i la representa = manté la identitat de la substància.
FINS A QUIN NIVELL PODEM DIVIDIR UNA SUBSTANCIA SENSE QUE PERDA LA IDENTITAT?
SAL
PAELLA
ALUMINI
FINS A QUIN NIVELL PODEM DIVIDIR UNA SUBSTANCIA SENSE QUE PERDA LA IDENTITAT?
ENTITAT ELEMENTAL O PARTÍ-CULA IDENTITAT: L'ÀTOM D'ALUMINI
ALUMINI
FINS A QUIN NIVELL PODEM DIVIDIR UNA SUBSTANCIA SENSE QUE PERDA LA IDENTITAT?
ENTITAT ELEMENTAL O PARTÍ-CULA IDENTITAT: Enllaç iònic: CLORUR DE SODI
SAL
No hi ha un àtom per a la sal, com a mínim necessitem la unió de dos
FINS A QUIN NIVELL PODEM DIVIDIR UNA SUBSTANCIA SENSE QUE PERDA LA IDENTITAT?
ENTITAT ELEMENTAL O PARTÍ-CULA IDENTITAT: ?????????
PAELLA
No hi ha un acord sobre quina és la agrupació mínima que mereixeria la denominació de paella
SUBSTÀNCIES PURES: Com l'alumini o la sal
Podem definir una partícula identitat o entitat elemental per representar-les. Les substàncies pures estan fetes de partícules identitat iguals entre si.
= 2 x
1 x
1 x
1 x
1 x
HELI (He)
NITROGEN (N2)
HIPOCLORIT DE SODI (NaClO)
Partícula identitat
Partícula identitat
Partícula identitat
Descrivim la partícula identitat amb una fórmula
SUBSTÀNCIA PURA SIMPLE
SUBSTÀNCIA PURA SIMPLE
SUBSTÀNCIA PURA COMPOSTA O COMPOST QUÍMIC
Només 1 tipus d'àtom a la partícula identitat
Només 1 tipus d'àtom a la partícula identitat
Més d'1 tipus d'àtom a la partícula identitat
MESCLES: com la paella
No tenen una partícula identitat característica. Hi han diferents partícules identitats de diferents substàncies pures que poden estar presents en diferents proporcions (paella amb més/menys pollastre o amb més/menys bajoqueta és paella)
Com no tenen una partícula identitat no tenen una fórmula
AIRE
O2
N2
NaClO --> Hipoclorit de sodi
H2O --> Aigua
LEIXIU
DIAGRAMA RESUM TIPUS DE SUBSTÀNCIES
SUBSTÀNCIES
MESCLES
SUBSTÀNCIES PURES
SUBSTÀNCIES SIMPLES
SUBSTÀNCIES COMPOSTES
Sense partícula identitat (sense fòrmula)
Amb partícula identitat (amb fòrmula)
Partícula formada per un sols tipus d'àtom (un sols element)
Partícula formada per un més d'un tipus d'àtom (més d'un element)
No es poden descompondre en altres substàncies més simples
Es poden descompondre en altres substàncies més simples
EXERCICIS
EXERCICI 5 - L'AIGUA
a) Es una substància pura? (Pensa si coneixes com és la partícula identitat de l'aigua, pensa si existeix una fòrmula que descriga aquesta partícula identitat de l'aigua). b) Es una substància simple o composta? (Pensa si la seua partícula identitat està formada per àtoms d'un tipus o de més). c) Es pot descomposar en altres susbtàncies més senzilles? En quines? Continuariem tenint aigua?
EXERCICI 6 - L'OXIGEN
a) Es una substància pura? (Pensa si coneixes com és la partícula identitat de l'oxigen, pensa si existeix una fòrmula que descriga aquesta partícula identitat de l'oxigen). b) Es una substància simple o composta? (Pensa si la seua partícula identitat està formada per àtoms d'un tipus o de més). c) Es pot descomposar en altres susbtàncies més senzilles?
EXERCICIS CASA
EXERCICI 7 - L'AIGUA QUE BEUS
a) Busca informació sobre la composició de l'aigua que bebem. Compara la composició de dues marques diferents d'aigua embotellada i anota la composició de cadascuna en % . b) A la llum dels resultats, diries que l'aigua embotellada és una substancia pura o una mescla? Raona la resposta.
EXERCICI 8
Busca la composició de les següents substàncies: metà, età, propà i butà. a) Son substàncies pures? Simples o compostes? Raona. b) Podriem descompondre-les en altres substàncies més simples?
ELS ÀTOMS S'UNEIXEN
La regla de l'octet
LES PARTÍCULES IDENTITAT DE CADA SUBSTÀNCIA PURA són àtoms o conjunts d'àtoms Els àtoms s'uneixen = s'enllacen= s'encaixen (com les peces de Lego)
= 2 x
1 x
1 x
1 x
1 x
Partícula identitat
Partícula identitat
Partícula identitat
SUBSTÀNCIA PURA SIMPLE
SUBSTÀNCIA PURA SIMPLE
SUBSTÀNCIA PURA COMPOSTA O COMPOST QUÍMIC
TOTS?
ELS ELECTRONS DE VALÈNCIA
Els electrons que envolten el nucli s'organitzen de menor a major energia segons capes o nivells d'energia (i subnivells que s'estudiaran en cursos posteriors)
El Nitrogen Z=7 (7 p+ i 7 e-) Com s'organitzen els seus 7 e-?
El Fósfor Z=15 (15 p+ i 15 e-) Com s'organitzen els seus 15 e-?
Nitrogen i Fósfor tenen la última capa amb 5 e-
SÓN DEL MATEIX GRUP O FAMILIA
ELS e- DE LA CAPA MÉS EXTERNA -> e- DE VALÈNCIA
EXERCICIS
EXERCICI 9
Elabora una taula en la qual indiques el nombre d'electrons de la capa més externa (capa de valència) i el grup o família al qual pertanyen els elements situats entre l'hidrogen i el neó.
EXERCICI 10
A partir de les dades de la taula anterior i, recordant que els elements d'un mateix grup o família tenen la mateixa quantitat d'electrons de valència, infereix quants e- tenen a la última capa els àtoms de Ga, I, Cs i Ca.
GRUPS I PERÍODES DE LA TAULA PERIÒDICA
ELECTRONS DE VALÈNCIA
GRUP 1 (Alcalins) = 1 e- al nivell més extern
GRUP 2 (Alcalinoterris) = 2 e- al nivell més extern
GRUP 13 (Terris) = 3 e- al nivell més extern
GRUP 14 (Carbonoids) = 4 e- al nivell més extern
GRUP 15 (Nitrogeoids) = 5 e- al nivell més extern
GRUP 16 (Calcògens) = 6 e- al nivell més extern
GRUP 17 (Halògens) = 7 e- al nivell més extern
I e- de valència
GRUP 18 (Gasos Nobles) = 8 e- al nivell més extern
PERÍODE 1 = 1er Nivell d'Energia
PERÍODE 2 = 2n Nivell d'Energia
PERÍODE 3 = 3er Nivell d'Energia
PERÍODE 4 = 4t Nivell d'Energia
PERÍODE 5 = 5é Nivell d'Energia
PERÍODE 6 = 6é Nivell d'Energia
PERÍODE 7 = 7é Nivell d'Energia
PERÍODE 6 = 6é Nivell d'Energia
PERÍODE 7 = 7é Nivell d'Energia
LA REGLA DE L'OCTET
Els àtoms del la última columna del sistema periòdic (grup 18 - gasos nobles) tenen 8 e- de valència (completen un subnivell del nivell més extern). L'HELI només te 2 e- de valència perquè són al nivell 1.
AQUEST FET - REGLA DE L'OCTET - FA QUE SIGUEN ELS ÀTOMS MÉS ESTABLES DEL SISTEMA PERIÒDIC
PODEN EXISTIR AÏLLATS
ELS ÀTOMS DELS GASOS NOBLES NO S'UNEIXEN AMB ALTRES ÀTOMS (Per això els anomenem "Nobles")
QUÈ FAN ELS ÀTOMS QUE NO COMPLEIXEN LA REGLA DE L'OCTET
La resta d'atoms tractaran d'assolir una escorça semblant a la d'un gas noble i, per tal de fer-ho, hauran de:
CEDIR e-
COMPARTIR e-
CAPTAR e-
d'altres àtoms
a altres àtoms
amb altres àtoms
S'ENLLACEN
S'UNEIXEN
S'ENCAIXEN
ELS ÀTOMS DE LA RESTA DE GRUPS S'ENLLACEN FINS A ASSOLIR 8 e- DE VALÈNCIA
TAULA PERIÒDICA EN BLANC I. IONS MÉS ESTABLES
CAPTAR O CEDIR ELECTRONS: EIXA ÉS LA QÜESTIÓ
EXERCICIS
EXERCICI 11
Quins són els únics elements que es troben a la naturalesa com a àtoms aïllats? A quin grup del sistema periòdic petànyen?
EXERCICI 12
Indica si les afirmacions següents són verdaderes o falses: a) Tots els àtoms dels gasos, sense excepció, tenen completa la última capa d'electrons. b) En cada àtom d'heli es poden allotjar fins a 6 e- més en la capa més externa. c) Tots els àtoms dels gasos nobles tenen 8 e- en la última capa.
EXERCICIS
EXERCICI 13 - CLASSE
Indica de quina manera s'enllaçaran els següents elements (compartint electrons o cedint/captant electrons) i quants àtoms fan falta de cada element. Escriu la fòrmula de l'agrupació resultant (partícula identitat). a) Sodi i Clor b) Liti i Sofre c) Oxigen d) Clor i Calci e) Flúor f) Hidrogen
EXERCICIS
a) NaCl. Na li cedeix 1 e- al Cl
EXERCICI 13 - SOLUCIÓ
b) Li2S. 2 àtoms de Li li cedeixen 1 e- cadascú al S que rep 2 e-
c) O2 2 àtoms d'O comparteixen 4 e-
d) CaCl2 1 àtom de Ca cedeix els seus 2 e- a 2 àtoms de Cl. Un e- a cada.
e) F2. 2 àtoms de F comparteixen 2 e-
f) H2 2 àtoms de H comparteixen 2 e-
TIPUS D'ENLLAÇ QUÍMIC
METALLS, NO METALLS i SEMIMETALLS
Anomenem NO METALLS: als elements amb tendència a formar ANIONS (IONS -)
Anomenem METALLS als elements amb tendència a formar CATIONS (IONS +)
COM EXPLIQUEM ELS METALLS QUE APAREIXEN AL FINAL DELS GRUPS 14, 15, 16 i 17?
+1
El NOMBRE D'OXIDACIÓ
+4
+2
+3
-2
-4
-3
-1
-1
+1
AGAFEU LA VOSTRA T.P I ANEM A OMPLIR EL NOMBRE D'OXIDACIÓ DE CADA CASELLA DELS GRUPS 14-15
TIPUS D'ENLLAÇ QUÍMIC
Metàl·lic
Iònic
Covalent
- És l'enllaç entre METALLS (del mateix element)- Tots els àtoms necessiten cedir e- i ningú va a captar-los -> s'els passen constantment els uns als altres.- Els e- compartits d'aquesta manera estan deslocalitzats = no estan associats a cap àtom. Es mouen per tot arreu
- És l'enllaç entre METALLS i NO METALLS-Els METALLS cedeixen e- als NO METALLS, els àtoms esdevenen CATIONS i ANIONS i queden units per forces elèctriques.
- És l'enllaç entre NO METALLS- Tots els àtoms necessiten captar e- i ningú va a cedir-los -> els comparteixen. - Els e- compartits estan localitzats entre els dos àtoms que queden enllaçats.
EXERCICIS
EXERCICI 14.
Indica el tipus d'enllaç entre les següents parelles d'elements. Indica quins son METALLS i quins NO METALLS. Indica si es formen IONS i amb quina càrrega elèctrica. Indica la fòrmula de l'agrupació resultant (partícula identitat). a) Sodi i Flúor b) Sofre i Oxigen c) Magnesi i Oxigen d) Sofre i Calci e) Carboni i Oxigen f) Hidrogen i Nitrogen
TAULA PERIÒDICA EN BLANC II. TROBA L'ELEMENT
ENDEVINEM LA CASELLA
EXERCICIS
EXERCICI 16
Quants e- té en la última capa un ió Li+ (Z=3)? Incompleix la regla de l'octet? Raona.
EXERCICI 17
Raona si l'esquema de la figura correspon a un àtom d'un gas noble, un catió o un anió. En cas de que siga un ió, de quin element es tracta?
EXERCICI 18
Representa el diagrama de Lewis de la capa de valència dels ions següents i raona si són estables o no: Li+, Cl+3, B-, Ar2+, Ca2+, O2-, Al2+, S2-
CASA - EXERCICIS 19 i 20
ESTRUCTURES: MOLÈCULES I CRISTALLS
QUAN ELS ÀTOMS S'ENLLACEN PODEN FORMAR LES SEGÜENTS ESTRUCTURES
MOLÈCULES
1. És l’estructura més habitual quan s’enllacen els àtoms de les substàncies no metàl·liques (amb enllaç covalent)
H2O A L'ESTAT GASÓS
Sense forces d'unió entre les molècules
2. Els àtoms que comparteixen els electrons “confinats” entre ells formen agrupacions estables anomenades molècules. La partícula identitat o entitat elemental d'aquestes substàncies és aquesta agrupació: la molècula.
H2O A L'ESTAT LÍQUID
3. Les molècules d'aquestes substàncies s'uneixen entre si emprant altre tipus d'enllaç diferent, més feble, anomenat "força intermolecular".
Amb forces d'unió moderades entre les molècules
4. L'estat físic d'aquestes substàncies depén de la intensitat d'aquestes forces intermoleculars
H2O A L'ESTAT SÒLID
H2O
Amb forces d'unió intenses entre les molècules
2 ÀTOMS DE H
1 ÀTOM DE O
ENLLAÇ COVALENT
QUAN ELS ÀTOMS S'ENLLACEN PODEN FORMAR LES SEGÜENTS ESTRUCTURES
CRISTALLS
ÀTOMS QUE FORMEN LA PARTÍCULA IDENTITAT O ENTITAT ELEMENTAL
1. Estructura ilimitada en la que tots els àtoms de la substància estan units mitjançant el mateix tipus d'enllaç
- Si és IÒNIC --> Cristall iònic - Si és COVALENT --> Cristall covalent - Si és METÀL·LIC --> Cristall metàl·lic
PARTÍCULA IDENTITAT
2. Com que tots tres tipus d'enllaç són prou forts i tots els àtoms de la substància estan enllaçats de la mateixa manera, les estructures cristalines només es presenten a l'estat sòlid.
PARTÍCULES IDENTITAT ENLLAÇADES REPETIDAMENT FORMANT UN CRISTALL
EXERCICIS
EXERCICI 21
L'O2 és la molècula de l'oxigen. Respon: a) Poden existir els àtoms d'oxigen sense enllaçar? b) Quin tipus d'enllaç hi ha entre els dos àtoms de O? Representa als e- en aquest tipus d'enllaç. c) L'oxigen a temperatura ambient és un gas. Creus que pot existir oxigen líquid? i sòlid? fes un dibuix representant les unions entre les molècules d'oxigen en tots 3 estats.
O2
FES EL MATEIX EXERCICI AMB EL
CO2
EXERCICIS
EXERCICI 22
O2 A L'ESTAT GASÓS
Fes un esquema en el qual es relacione el tipus d'enllaç entre àtoms amb el tipus d'entitat elemental o partícula identitat que poden tindre les substàncies.
Sense forces d'unió entre les molècules
EXERCICI 23
O2 A L'ESTAT LÍQUID
Completa la taula:
Amb forces d'unió moderades entre les molècules
O2 A L'ESTAT SÒLID
Amb forces d'unió intenses entre les molècules
DIAGRAMA PROPIETATS SUBSTÀNCIES
TIPUS ESTRUCTURA
CRISTALLS
MOLÈCULES
Sòlides a temperatura ambient
- a temperatura ambient: gasoses, líquides o sòlides segons les forces intermoleculars - Substàncies aïllants elèctriques i/o tèrmiques --> els e- estan confinats dins les molècules
COVALENTS
IÒNICS
METÀL·LICS
- Fràgils - Solubles en aigua - No conductores a l'estat sòlid però si al líquid o dissoltes.
- Dúctils i maleables - Bones conductores. Els e- tenen mobilitat per tot el cristall.
- Dures - No conductores. Els e- estan confinats entre els àtoms que els comparteixen
Els e- no abandonen els ions estables.
EXERCICIS
EXERCICI 24
EXERCICI 27 (CASA)
Indica de quina classe de substància es tracta: a) Sòlid, soluble en aigua que condueix l'electricitat en l'estat líquid. b) Xarxa cristal·lina no soluble en aigua que no condueix l'electricitat. c) Sòlid que condueix l'electricitat d) Gas monoatòmic.
EXERCICI 25
Explica per què els metalls condueixen l'electricitat però els cristalls iònics i els covalents no.
EXERCICI 26
Escriu la fòrmula dels següents compostos. Quin tipus d'enllaç presenten? Són molècules?
Negre: C Groc: S Roig: O Gris: H
LA FÓRMULA QUÍMICA
NOMENCLATURA
LES FÒRMULES DE LES SUBSTÀNCIES PURES QUÈ ENS DIUEN?
Descriu com és la partícula identitat de la substància pura
PARTÍCULA IDENTITAT: un àtom de l'element (es repeteix en el cristall)
PARTÍCULA IDENTITAT: una molècula formada per àtoms de l'element
PARTÍCULA IDENTITAT: cel·la unitat del cristall (conjunt d'àtoms que es repeteixen al cristall)
PARTÍCULA IDENTITAT: una molècula formada per àtoms dels diferents elements que formen el compost
LES FÒRMULES DE LES SUBSTÀNCIES PURES COM S'ESCRIUEN?
EN UN COMPOST, QUIN ELEMENT FIQUEM A LA DRETA I QUIN A L'ESQUERRA?
COM LLEGIM LES FÒRMULES QUÍMIQUES?
NaCl
1. De dreta a esquerra (a l'inrevés de com llegim un text)
Clorur de sodi
KF
2. Als compostos binaris (compostos de dos elements) a l'element de la dreta li fiquem la terminació -ur (excepte a l'oxigen que li diem òxid)
CaO
Fluorur de potassi
Òxid de calci
3. Quan la fòrmula te un subíndex (nombre xicotet que acompanya un símbol químic per a indicar quantitat d'àtoms d'eixe element que hi han a la partícula identitat) el llegim amb el prefix corresponent (di - 2, tri- 3, tetra - 4, penta - 5, hexa - 6, hepta - 7, octa - 8...
Al2O 3
Triòxid de dialumini
QUINS ELEMENTS TERMINEN EN -UR?
SEMPRE L'ELEMENT DE LA DRETA
KF
Fluorur de potassi
METALL + NO METALL (iònics)
COMPOSTOS
HF
NO METALL + NO METALL (covalents)
Fluorur d'hidrogen
NOMÉS TERMINAREM AMB -UR ELS NO METALLS QUAN ESTIGUEN A LA DRETA
EN ELS DOS CASOS A LA DRETA ESCRIVIM EL NO METALL
H → hidrur F → fluorur Cl → clorur Br → bromur I → iodur O → òxid S → sulfur Se → selenur Te → telurur N → nitrur P → fosfur As → arsenur C → carbur
HI HAN POCS NO METALLS A LA TAULA PERIÒDICA