L'estructura de la materia.

L'atom i les partícules elementals:

L'àtom es pot definit com a la part mes petita de la materia que es pot combinar quimicamant per transformar substàncies. L'àtom esta format per altres particules mes petites anomanades particules subàtomiques.

L'àtom està constïtuit per dues parts : la part central, o nucli i l'embolcall o escorça.

*el protó es una partícula amb càrrega positiva i massa,

*el neutró es una particula sense càrrega i amb massa aproximadament igual que la del protó.

A l'escorça hi ha els electrons, partícules amb càrrega igual que la dels protons, però de sugne negatiu i massa molt petita.

Tota la massa de l'àtom i tota la càrrega positiva estan concentrades al nucli.

Tots els atoms son electricament neutres, es a dir, tenen el mateix nombre de protons que d'electrons.

Nombre atòmic i nombre màssic.

La diferència està en el nombre de protons que hi ha en el nucli. Haches nombre rep el nom de nombre atòmic. (Z)

La massa gairabé total de la massa de l'àtom està concentrada al nucli. Per tant, només els protons i els neutrons es consideren partícules amb massa.

El nombre de partícules subatòmiques que tenen massa rep el nom de nombre màssic. (A)

Per tant, el nombre màssic es la suma dek nombre de protons i el nombre de neutrins que hi ha en el nucli :

A=Z+N

On N es el nombre de neutrons.

Per fer la represntació simbolica del nucli d'un atom d'un element quimic, cal escriure el simbol quimic de l'element, i en els angles superior i inferior esquerres, el nombre màssic i atòmic, respectivament.

X

Els isotops.

Segons la teoria atòmica de Dalton, tots els àtoms d'un mateix element haurien de tenir la mateixa massa atomica. Actualment s'ha comprovat que Aixo no es aixi.

Un element queda caracteritzat pel nombre de protons que té el nucli dels seus àtoms. En canvi, el nombre de neutrons donen establitat a l'àtom, però a la natura oiden trobar dos o més àtoms d'un mateix element amb diferent nombre de neutrons. Si això passa, els àtoms tenen masses diferents, aleshores parlem d'isòtops, d'aquest element.

Els isòtops d'un element tenen les mateixes propietats quimiques de l'element ; només es diferencien en algunes propietats físiques com ara la densitat.

Massa atòmica i massa molecular.

Les masses d'un àtom i d'una molécula són molt petites, i cao de les unitats que fem servir normalment (gram, quilogram….) serveixen,

La unitat de massa s'anomena : unitat de massa atòmica. (u)

Massa atomica d'un element.

Els elements quimics poden tenir àtoms de diferent massa. Per trobar la massa atòmica d'un element es calcula la mitjana ponderada dels nombres màssics dels diferents isotops.

Massa moléculas.

La massa molecular és la massa d'una molécula i es representa am la lletra M

Per calcular-la se sumen les masses de tots els àtoms que componen la molécula.

Radioactivitat

La radioactivitat va ser descoberta per casualitat l'any 1896 per Becquerel. Uns quanta anys desprès el matrimoni Curie va arrivar a la conclusió que l'urani, el tori, el poloni, el radi i l'actini emeten radiacions.

*Particules positives, anomenades alfa, formades per dos protons i dos neutrons

*Particules negatives anomenades beta que es formen quan un neutró del nucli es transforma en un protó i un electró, i haches barrer és expulsat del nucli

*Energia: anomenada raig gamma que es una radiacio electromagnetica tipus raig X,

Haches fenomen espontani pel qual nuclis inestables es transformen en d'añtres mitjansant l'emisio de radiacció, alfa, beta i gamma s'anomena radioactivitat naturakl.

L'estructura d'un nucli es pot modificar tanbé artificialment mitjançant bombardeig de partícules alfa. En aquest cas es radioactivitat artificial.

Aplicacions de la radioactivitat.

S'aplica en medicina nuclear, per tant pera a la terapia com a diagnostic de malalties (radioterapia)

-alimetació esterilització d'aliments

-industria del mateall

-investigació cientifica

-producció d'energia

Ions

Els atoms son neutres, per tant, el nombre de protons i d'electrons es el mateix.

Si un àtom perd o guanya electrons es converteix en un io. Els atoms que guanyen electrons queden carregats negativament i se'ls anomena anions . En canvi els atoms que perden eslectrons i per tant queden cargats positivament se'ls anomena cations.

Els cations reben el mateix nom que l'elemrnt del qual provenen, i els anions s'anomenen afeigint el sufix -ur al nom de l'element.

Distrobució dels electrons.

Els electrons estan distribuïts en capes o òrbites que representem de forma circular, tot i que no tenen aquesta forma. Aquestes capes tenen uns nivells d'energia associats i estan més o menys allunyades del nucli.

La distribució dels electrons d'un àtom en els diferents nivells d'energia rep el nom de configuració electrònica.

La part més externa de cada nivell d'energia s'anomena capa de valència i com a màxim pot tenir 8 electrons.

Sistema periodic

Els elements s'agrupen en set files, i divuit columnas. Les files agafen números de l'1 al 7 (Coincideix am el nombre de capes de l'atom) i dels grups de l'1 al 18.

Hi podem diferenciar tres grans blocs:

Bloc dels elements representatius: format per 8 grups de l'1 al 2 i del 13 al 18

Bloc dels elements de transició format per 10 grups del 3 al 12

Bloc dels elements de transició interna format pels lantànids i els actínids, la majoria dels quals s'han obtingut artifivialment. Són un bloc a part format per 14 grups més petits

Els grups :

Els elements d'un mateix grup tenen propietats semblants que varien gradualment a mesura que es descendeix, és a dir, que augmenta el nombre atòmic.

Els grups més importants són aquests :

Grup1, o familia dels alcalins, i grup 2 o familia dels alcalinoterris

Del 3 al 13- metalls de transició

Del 13 al 16- elements frontera

El 17 familia dels halògens

El 18 gasos nobles

Els periodes

Els elements que pertanyen a un periode igual tenen unes propitats que varien gradualement a mesura qye avancen cap a la dreta, és a dir, a mesura qye augmenta el nombre atomic,

Els àtoms s'uneixen.

Enllaç covalent:
L'enllaç covalent es forma quan s'uneixen dos àtoms del tipus no metall. Els dos àtoms necessiten electrons per completar la capa plena, que completen gràcies a la compartició d'electrons amb l'altre àtom. La compartició pot ser simple (2 electrons), doble ( quatre electrons) o triple (6 electrons).

Teoria de Lewis.

Lewis, el 1916 va descriure la compartició de parells d'electrons entre àtoms. Va introduir l'anomenada Notació de Lewis, on els electrons de valència (els de l'escorça) són representats per punts entorn dels símbols atòmics. Els parells d'electrons situats entre els àtoms representen enllaços covalents. Diversos parells d'electrons representen enllaços múltiples, com ara el doble enllaç o el triple enllaç.

Enllaç iònic:
L'enllaç iònic es forma a partir d'un àtom del tipus metall i un del tipus no metall. El de tipus metall, amb l'electronegativitat més petita, perd electrons (es transforma en un catió) i l'àtom de tipus no metall, amb l'lelectronegativitat més gran guanya guanya electrons ( es transforma en un anió), quan s'uneixen els dos àtoms de càrregues oposades formen un cristall iònic: una xarxa tridimensional.

Enllaç metàlic:
L'enllaç metàlic es forma amb dos àtoms del tipus metall. Els dos àtoms perden els seus electrons de valència, aquests s'ajunten al voltant dels cations formant un núvol, els electrons restants es mouen pel núvol.

Nomenclatura i formulació

Canvi físic i canvi quimic

Un canvi és la transformació d'un sistema al llarg del temps. Tipus:

Canvi físic: No hi ha modificació de la matèria (mecànica, l'electricitat, el magnetisme...). Canvi químic: Implica una modificació de la matèria. Tenen associats canvis energètics. Ho estudia la termodinàmica química o termoquímica. Les matèries que es transformen les anomenem reactius i les que obtenim, productes. El procés o canvi és la reacció química.Canvi químic = reordenació d'àtoms = reestructuració d'enllaços

Reaccions quimiques

Les substancies inicials, les que es transformen, s'anomenen reactius i les substancies finals les que apareixen s'anomenen productes.

L'equació quimica consisteix a escriure amb llenguatge cientific els fenomens que tenen lloc en una reacció quimica, en l'equacció s'ha d'escriure per ordre:

1-Les fórmules dels reactius separades per signes +

2-Una fletxa

3-Les fórmules dels productes separades per signes +

Tant els reactius com els productes han de portar uns subíndexs a la seva dreta indiquen l'estat físic en què es troben en la reacció o si estan en dissolució aquosa, els simbols són:

-(aq) si la substancia esta en forma de dissolució aquosa

-(l), si la substáncia està en estat líquid

-(s), si la substància està en estat gasos.

Sempre s'ha d'igualar l'equació química escrivint nombres naturals o fracions ens casos determinats al davant de les fórmules de les substàncies. Aquests nombres s'anomenen coeficients estequimètrics,

Reacions quimiques i energia:

Moltes vegades és convenient donar informacions addicionals a l'hora d'escriure una equació química, comper exemple, si la reacció necessita calor per produir-se o si la reacció desprèn calor. Recordem que les reaccions químiques poden ser de dos tipus:

-Exotèrmiques:

-Endotèrmiques:

El mol:

Un mol també es una unitat però en lloc d'estar representada per un nombre senzill, està presentada per un nombre molt gran anomenat constant d'Avogado que es simbolitza N sub A i val 6,023x10 elevat a 23

Massa molar:

La massa molar d'una substància és la massa d'un mol d'aquesta substància. Atès que el nombre d'Avogadro és el nombre de partícules en un gas, la massa molar es pot calcular sabent la massa d'una partícula de la substància i multiplicant-la pel nombre d'Avogadro, o bé dividint la massa m de la substància pel nombre de mols n.

La massa molar d'un compost es pot trobar sumant les masses molars dels seus components. Per exemple, sabent que les masses molars de l'hidrogen, el sofre i l'oxigen són 1 g/mol, 32 g/mol i 16 g/mol, respectivament, la massa molar de l'àcid sulfúric H2SO4.

Massa atomica relativa d'un element: es le nombre de vegades qye aquesta massa és més gran qye la massa de la dotzena part d'un atom de carboni-12, la massa atòmica relativa no te unitats.

Massa molecular relativa: és el nombre de vegades que la massa molecular es mes gran que la massa de la dotzena part d'un àtom de carbpni -12. En els casos que no es pot parlar de molècules se sol parlar de massa fórmula relativa.

La Massa molecular d'un lement o d'un compost es la massa d'una molècula donada en u.

Reaccions quimiques

Tipus de reaccions quimiques:

Es aquest apartat farem una classificació de les reaccions quimiques a partir dels canvis d'agrupació dels àtoms que hi intervenen. Segons aquest criteri, les reacions químiques poden ser: de descomposició. De sontesis, de desplaçament i de doble desplaçamanet.

Reaccions de decomposició

En les reaccions de decomposició una substància es tranforma en elements o en substàncies més simples.

Reaccions de síntesis

En les reaccions de síntesis dues o més substàncies reaccionen per formar-ne una altre de més complexa.

Reaccions de desplaçament

En les reaccions de desplaçament té lloc un intercanvi o substitució d'un àtom es una substància per un altre.

Reaccions de doble desplaçament

En les raccions de doble desplaçament tenen lloc dos interncavis o substitucions de dos àtoms en dues sibstàncis que reacionen .

Reacció de neutralització:

La reacció de neutralització tenen lloc entre les substancies bases i els àcids.

Acids i bases:

Els acids tenen les seguents propietats:

-sabor agre

-son solubles

-condueixen el corrent electric

-reaccionen amb alguns minerals com el zinc

-reaccionen amb els carbonats i desprenen dioxid.

-reaccionen amb les bases

etj. L'àcid clorhídic, l'àcid sulfuríc, l'àcid nitric…

les bases.

-tenen gust amargant.

-son solubles en aigua

-condueixen el corrent electric

-tenen tacte oliós

-reaccionen amb els àcids.

Etj. Amoníac, hidròxid de calci…

Escala de pH.

Per mesurar l'acidesa o la basicitat d'una substància s'utilitza l'escala de pH. Es tracta d'una escala numèrica que va de 0 a 14 i que asigna els valors més baixos que 7 a les substàncies àcides, i els valors més alts que 7 a les substàncies bàsiques. El valor 7 s'asigna a les substàcies neutres, es a dir les que no son ni acides ni bases.

Indicadors àcid-base

Hi ha unes substàncies, anomenades indicadors àcid-base que tenen la caracteristica de canviar de color depenent del pH en que ens troben.

Mesura del pH d'una dissolició

Per mesurar el pH d'una dissolució de forma aproximada se sol ultilitzar un paper indicador de pH. El paper de pH es una cinta de paper absorvent impregnada d'uns indicadors àcid-base que, en contacte amb la dissolució dela qual es mesura el pH, es torna d'un color determinat depenent de la lectura que en fa.

Per mesurar el pH d'una dissolució de forma exacta s'ha d'utilitzar un pH-metre, que és un aparell provist d'un elèctrode que permet una lectura acurada del pH.

Reaccions de neutalització

Una de les caracteristiques dels àcids es que reacionen amb les bases, i una de les caracteristiques de les bases és que reaccionen amb els àcids. La reacció que té lloc en reaccionar un àcid amb una base s'anomena reaccio de neutralització.

Cinematica

El moviment:

La cinemàtica es la part de la fisca que ens endiosa en el coneixament del moviment.

Els obejctes en moviement s'anomenen mòbils.

Per a l'estudi del moviment, fem servir dues magnituds fonamentals: la longitud i el temps.

En el SI la longitud es mesura en metres i el temps en segons.

Sistema de referencia i posició

El sistema de referencia es el punt, objecte, etc, que considerem fix, i respecte el qual estudeim el moviment d'un móvil concret.

En el sistema de referència podem donar la posició d'un móvil mitjançant la magnitud fonamental, la longitud.

La longitud es una magnitud necesaria per estudiar el moviment. L'altre magnitud fonamental es el temps.

Si es en un sistema de referncia un móvil no cambia de posició mentre transcurre el temps, podem dir que el móvil està en repòs respecte d'aquest sistema de referència.

Ara bé, si cambia de posició ene el sistema de referència a mesura que passa el temps diem que el móvil es mou.

Trajectoria i desplaçament

Anomenem trajectoria el conjunt de punts per on passa un móvil en el seu recorregut.

Definim doncs, el desplaçament com el canvi de posició d'un mòbil en un sistema de referència concret, que s'expressa per la difer`ncia entre la posició final i la posició inicial, i que coincideix amb la distància en la línia recta entre els dos punts. Per tant, el desplaçament entre dos punts és independent de la trajectoria recorreguda

Un moviment rectilini és aquell moviment on el cos que es mou té una trajectòria rectilínia.

Moviment rectilini uniforme (MUR o MRU)

Es aquell moviment rectilinit que es produeix quan el cos es mou amb velocitat constant.

Es formula de la següent manera:

Moviment rectilini uniformement accelerat (MUAR o MRUA)

Es aquell moviment rectilini on la velocitat varia constantment, o sigui, existeix una acceleració constant diferent de 0.

Les fórmules bàsiques són:

El signe del despaçament ens indica en quin sentit ens desplacem sobre la recta. És per això que podem dir que el desplaçament es una magnitud vectorial, perquè té mòdul, es a dir, té un valor numèric, per exemple 5m, te direcció, la recta sobre la qual es produeix, i té sentit, assignat pel signe + (cap a la dreta de la posició 0) i pel signe - (cap a l'esquerra de la posició 0)

Velocitat mitjana.

La velocitat mitjana en el SI es mesura en m/s, pero també s'utilitza el km/h.

La velocitat es també una magnitud vectorial, ja que té mòdul (anomenat també celeritat o rapidesa) direcció (la recta) i sentit (cap un costat o cap a l'altre)

Dinàmica

Concepte de força:

Una força (habitualment simbolitzada amb F) és una acció que realitza una pertorbació en la quantitat de moviment o direcció d'un cos. El concepte de força és descrit per la segona llei de Newton.

F = m · a

La unitat del SI per a la força és el Newton (N), que equival a kg·m·s−2

Segons la tercera llei de Newton, a cada força li correspon una d'idèntica magnitud i sentit oposat. Aquesta llei es coneguda com llei d'acció-reacció.

Composició de forces

Si sobre un mateix cos actuen forces diverses, podem sumar-les i obtenir la força resultant, que es defineix com aquella força l'efecte de la qual és idèntic a l'efecte conjunt de les forces que hi actuen.

El caràcter vectorial d'aquestes impedeix que puguem sumar-les tal com fem amb les magnituds esclars, perquè cal tenir en compte els requeriments de direcció i sentit que tenen les magnituds vectorials, La composició de diverses forçes consisteix a fer-ne la suma vectorial.

Composició de forces en la mateixa direcció

Si les forçes tenen la mateixa direcció i el mateix sentit: per obtenir la intensitat de la força reslutant, sumem les intensitats de les dues forcesla direcciio i el sentit de la forca resultant coincideixen amb els dels vectors inicuals.

Si les forces tenen la mateixa direcció, però sentit contraris, pero obtenir la intensitat de la força resultant, restem la intensitat de la força més petita de la intensitat de la força més gran. La direcció de la força resultant es la mateixa que la dels vectors inicials i el seu sentit és el de la força de major intensitat.

Primera llei o llei de la inèrcia 

Tot cos lliure, sobre el que no actua cap força, manté el seu estat de moviment, ja sigui en repòs, o ja sigui en moviment rectilini uniforme. (També anomenada principi de Galileo.)

Segona llei o llei fonamental de la dinàmica 

Tot cos sobre el qual actua una força es mou de tal manera que la variació de la seua quantitat de moviment respecte del temps és igual a la força que produeix el moviment. S'expressa

F = m a

on m es la massa, F la força, i a l'acceleració. Les dues últimes són quantitats vectorials

Tercera llei de Newton:

Sempre que un cos exerceix una força sobre una altre, aquest segon segon cos exerceix una força igual i de sentit contrari sobre el primer:

Fij=- Fij