Fonaments de Química

Transcripción

1 Fonaments de Química Tema 5: A l'interior de l'àtom Continguts de Conceptes Atkins capítol 7 Observació de l'àtom 7.1 Les característiques de la llum: Què és l espectroscòpia? Quins són els colors de la llum que emeten els elements Li, Na, K i Rb quan s'escalfen a la flama? Al laboratori acostumem a escalfar les sals halurs d'aquests elements: Per què? Un espectre és específic pels àtoms d'un element? La llum és radiació electromagnètica? El camp elèctric i el camp magnètic interaccionen sobre una partícula carregada? Quina és la unitat de freqüència? La freqüència determina el color de la llum? Quina és la relació entre la freqüència i la longitud d'ona? A quina velocitat viatge l'ona de llum? 7.2 Quantes i fotons Les lleis de Newton fallen quan s'apliquen als electrons dels àtoms? La mecànica clàssica descriu adequadament el comportament d'objectes tan petits com els electrons? Quina relació hi ha entre l'energia d'un fotó i la freqüència de la radiació? 7.3 Espectres atòmics i nivells energètics Com s'explica que un àtom només emiti unes freqüències determinades de radiació i no totes les existents? Quina relació hi ha entre els salt energètic d'un electró en un àtom i la freqüència de la radiació emesa? 7.4 Les propietats ondulatòries dels electrons Quina explicació plausible podem donar per a l'esglaonament en els nivells energètics, que ens revela l espectroscòpia? Com es comporta un electró segons la mecànica quàntica? Dualitat ona-partícula. Relació d'en de Broglie Com seria la longitud d'ona d'un electró que viatgés a alta velocitat? Una pilota de tenis que viatgés ràpida com un avió tindria una longitud d'ona amb efectes ondulatoris apreciables? Pautes de difracció Quins experiments conduïren a considerar que els electrons tenen alhora característiques d'ona i de partícula? Quina d aquestes dues característiques expliquen millor l'estructura dels àtoms?

2 Models atòmics El model de Schrödinger per a l àtom. Combina aquest model les propietats ondulatòries dels electrons amb el model nuclear de l'àtom? 7.5. Orbitals atòmics Es pot afirmar amb certesa en quin lloc de l'àtom és l electró? Què ens permet calcular l'equació d'en Schrödinger? Quina informació dóna l orbital atòmic? La grandària de l'orbital depèn de l'energia de l electró? Com es classifiquen els orbitals segons la forma? Com es representa l orbital s? L electró pot trobar-se prop del nucli en un orbital s? Pot variar la grandària d un orbital s? Com es representen els orbitals p, d i f? On no pot trobar-se l electró en aquests orbitals? 7.6 Nombres quàntics i orbitals atòmics Què indiquen els nombres quàntics? Nombre quàntic principal: n Què especifica? Quina equació descriu les energies permeses per a un electró a l'àtom d'hidrogen? Els nivells calculats amb aquesta equació coincideixen amb els observats experimentalment a l'espectre de l'àtom d'hidrogen? Nombre quàntic acimutal l i magnètic m l Pots resumir en una taula el símbol, els valors, el què signifiquen i el que visualitzen tots els nombres quàntics? Pots presentar un esquema dels nivells, subnivells i orbitals d'un àtom, i els seus corresponents nombres quàntics? 7.7 L'espí de l electró Què significa la paraula "spin"? Quin nombre quàntic s'utilitza per indicar el spin? Què va confirmar l'experiment de Stern-Gerlach? 7.8 L'estructura electrònica de l'hidrogen Quins nivells pot ocupar l electró de l'hidrogen si l'àtom va adquirint energia? Quan es considera que l'àtom està ionitzat? Quanta energia cal subministrar per ionitzar un àtom d'hidrogen en estat elemental? Es comparable aquesta energia a la necessària per a que tu pugis una casa de 10 pisos? L'estructura dels àtoms multielectrònics Els orbitals permeteren descriure l'estructures electròniques d'aquests àtoms? 7.9 Les energies dels orbitals Com s'explica que els orbitals de diferents subnivells d'un mateix nivell, no tinguin la mateixa energia en els àtoms multielectrònics? Quin és l efecte d apantallament?

3 Quin és l efecte de penetració? 7.10 El principi de construcció: Els electrons d'un àtom multielectrònic en estat fonamental no ocupen tots ells l'orbital de menor energia, per tal que l'àtom tingui la mínima energia? Què implica el principi d'exclusió d'en Pauli? Què indica la configuració electrònica d un àtom? Quins són els electrons de valència? Prediu la configuració electrònica del Magnesi Quines són les dues etapes per deduir la configuració electrònica d un element? Dibuixa la taula periòdica de tal manera que mostri l ordre en que es van ocupant els orbitals d acord amb el principi de construcció Configuracions electròniques dels àtoms Fes la configuració electrònica d'un àtom a partir de la d'un gas noble més el nivell d'electrons de valència. Utilitza la taula periòdica (apartat 7.11) per il lustrar l'ordre en que es van ocupant els orbitals d'acord amb el principi de construcció. El àtoms d'un mateix període tenen els seus electrons de valència al mateix nivell? Quina relació hi ha entre el nombre quàntic principal, n, del nivell de valència i el nombre del període? Fes la configuració electrònica dels següents elements: H, He, Li, B, C, N, O, F, Ne, Na, K, Sc, Zn, Cr, Cu, Ge, Lu i Tl. Quin és el primer element que té electrons en un orbital p, en un orbital d, i en un orbital f? Els elements d'un mateix grup tenen configuracions electròniques anàlogues? Exemple 7.4: Prediu la configuració del estat fonamental d un àtom de Plom. A quin grup i període pertany el Plom? Quants electrons de valència té? Quin és el gas noble que li dona la seva estructura central? 7.12 Les configuracions electròniques dels ions En quin ordre es perden els electrons de valència en la predicció de la configuració electrònica d'un catió? Escriu les configuracions electròniques del Cu + i Cu 2+. Quants electrons s'afegeixen en la predicció de la configuració electrònica de la formació d'un anió? Posa'n l'exemple de l'o 2- Escriu les configuracions electròniques de l'o 2 i del I Estructura electrònica i taula periòdica En quins blocs es divideix la taula periòdica, i amb quin criteri? En que pot actuar l'hidrogen com un element del grup 17? Quins són els blocs principals? Els elements d'un mateix grup principal tenen propietats semblants? Què indica el nombre de grup? Com pots calcular el nombre d'electrons de valència d'un element com el Fluor que està al grup 17? Cada període, en que es diferencia de l'anterior, pel que fa al nombre quàntic principal?

4 Les periodicitat de les propietats atòmiques Per a què ens serà útil conèixer propietats com el radi dels àtoms i dels ions? 7.14 El radi atòmic Com es defineix? Fes-ne un dibuix En quin cas s'anomena també radi covalent? Com varien els radis atòmics a lo llarg d'un grup? Com s'explica que els radis atòmics disminueixin a lo llarg d'un període si el nombre d'electrons augmenta? 7.15 El radi iònic Com es defineix? Fes-ne un dibuix Quin anió s'utilitza com a referència? Com varien els radis iònics dels cations i dels anions respecte als dels seus àtoms neutres? Com la configuració electrònica ajuda a explicar les variacions dels radis atòmics dins d un grup, i entre els àtoms elementals i els seus ions? Per què el Na +, el Mg 2+ i el F - es diuen que són isoelectrònics? Com s'explica que els seus radis siguin diferents? 7.16 El potencial de ionització Com es defineix? En general com varia pels elements dins d'un grup i d'un període? El potencial de segona ionització és major que els de la primera per a un mateix element? Com s explica que el potencial de la segona ionització sigui molt més gran que el de la primera pels elements del GrupI? Com s explica que el potencial de la segona ionització sigui semblant al de la primera pels elements del GrupII? 7.17 El potencial de ionització i el caràcter metàl lic Mostra un esquema de com visualitzar un metall en funció dels seus cations i el núvol d'electrons Quins elements, de quins blocs, poden formar elements metàl lics? Com és el seu potencial de ionització? 7.18 L'efecte par inert Dóna algun exemple d'elements comuns que mostrin aquest efecte. A que es deu aquest efecte? 7.19 Les relacions diagonals Posa algun exemple de parells d'elements (veïns en diagonal) que tinguin propietats químiques similars

5 7.20 L'afinitat electrònica Com es defineix? En quina zona de la taula periòdica es troben les afinitats electròniques més grans? Per què el Fluor no forma ions divalents F 2- i l'oxigen forma ions O 2-? La química i la taula periòdica 7.21 Els elements del bloc s Descriu les seves característiques: Potencial de ionització, reactivitat, caràcter metàl lic, caràcter iònic dels seus compostos i caràcter bàsic dels seus òxids Com és el comportament del Beril li respecte als altres elements del bloc? 7.22 Els elements del bloc p Descriu les propietats dels elements d'aquest bloc i mostra com varien (des de típicament metàl liques fins a no metàl liques, passant pels metal loides) en funció d'on estan situats els elements dins del bloc 7.22 Els elements del bloc d Quina és una característica dels metalls de transició? Per què el coure pot formar Cu 2+ i el potassi únicament K +? Explica-ho en base a la seva configuració electrònica i al potencial de ionització. Resumeix les propietats dels metalls i dels no metalls en una taula. Exercicis del capítol 7 de l Atkins: Configuracions electròniques: 7.45; 7.47 Radis atòmics: 7.55; 7.57; 7.59 Potencial de ionització: 7.63; 7.65 Afinitat electrònica: 7.73; Tendències de les propietats químiques: 7.79 Exercicis suplementaris: 7.91; 7.99; 7.103; v