Exercicis de l'estructura de la matèria — Física i Química 3r ESO

El protó, que té càrrega positiva i és al nucli (juntament amb els neutrons, que no tenen càrrega). Els electrons, de càrrega negativa, són al voltant del nucli.

Per nombre atòmic creixent, és a dir, pel nombre de protons de cada element (1, 2, 3...). Aquest ordre fa que els elements semblants quedin en la mateixa columna (grup).

Perquè ja són estables tal com estan: no necessiten guanyar, cedir ni compartir electrons. La resta d'àtoms s'uneixen justament per assemblar-se als gasos nobles, però aquests ja hi estan, així que gairebé no reaccionen.

L'electró té càrrega negativa i es mou a l'escorça, al voltant del nucli.
El neutró no té càrrega elèctrica (és neutre) i es troba al nucli, al costat dels protons.

Thomson: (2), l'àtom és una esfera positiva amb electrons incrustats (el «pastís de panses»).
Rutherford: (3), nucli petit i positiu amb els electrons a l'exterior.
Bohr: (1), electrons en òrbites o capes amb energies determinades.

A la primera capa hi caben com a màxim 2 electrons i a la segona, 8 electrons.

Un ió és un àtom (o grup d'àtoms) que ha guanyat o ha perdut electrons i per tant té càrrega elèctrica.
Un catió té càrrega positiva (ha perdut electrons) i un anió té càrrega negativa (ha guanyat electrons).

Grup 1: metalls alcalins (Li, Na, K...).
Grup 17: halògens (F, Cl, Br...).
Grup 18: gasos nobles (He, Ne, Ar...).

Sodi: Na; potassi: K; calci: Ca; carboni: C; nitrogen: N; ferro: Fe.
Compte: Na, K i Fe provenen del nom antic de l'element (natrium, kalium, ferrum) i no coincideixen amb la inicial del nom català.

Z identifica l'element: és el nombre de protons del nucli.
A és el nombre màssic: la suma de protons i neutrons (A = Z + nombre de neutrons).

Protons = 17. Electrons = 17 (neutre). Neutrons = A - Z = 35 - 17 = 18.
Té 17 protons, 17 electrons i 18 neutrons.

El nombre atòmic és el nombre de protons: Z = 8.
El nombre màssic és protons + neutrons: A = 8 + 8 = 16.
(És l'oxigen.)

Metalls: el ferro i l'or (brillen, condueixen, s'estiren). No-metalls: l'oxigen i el clor (no brillen ni condueixen bé). Els metalls són a l'esquerra i el centre de la taula; els no-metalls, a la dreta.

(a) Entre un metall i un no-metall es forma enllaç iònic (el metall cedeix electrons al no-metall). (b) Entre dos no-metalls es forma enllaç covalent (comparteixen electrons).

Covalent. Com que tots dos són no-metalls, cap cedeix electrons a l'altre: els comparteixen. L'enllaç entre no-metalls és covalent.

Àtom neutre: 12 protons, 24 - 12 = 12 neutrons i 12 electrons.
L'ió Mg²⁺ ha perdut 2 electrons: 12 protons, 12 neutrons i 12 - 2 = 10 electrons.

Z = 11: 2, 8, 1 (1 electró a l'última capa).
Z = 16: 2, 8, 6 (6 electrons a l'última capa).
Z = 18: 2, 8, 8 (8 electrons a l'última capa; és un gas noble, l'argó).

Carboni-12: 6 protons, 12 - 6 = 6 neutrons i 6 electrons.
Carboni-14: 6 protons, 14 - 6 = 8 neutrons i 6 electrons.
Els isòtops tenen el mateix nombre de protons (mateix element) però diferent nombre de neutrons, i per tant diferent nombre màssic.

Una càrrega 2- vol dir que ha guanyat 2 electrons.
Té 16 + 2 = 18 electrons.
Distribució: 2, 8, 8, la mateixa que un gas noble (l'argó), per això és un ió estable.

H₂O: 2 · 1 + 16 = 18.
CO₂: 12 + 2 · 16 = 44.
NH₃: 14 + 3 · 1 = 17.
Cal multiplicar la massa de cada àtom pel seu subíndex abans de sumar.

Té enllaç metàl·lic.
Els àtoms metàl·lics cedeixen electrons de l'última capa, que formen un «mar d'electrons» que es mou lliurement entre els ions positius; aquests electrons lliures transporten el corrent.

Àtom neutre: 19 protons, 39 - 19 = 20 neutrons i 19 electrons (2, 8, 8, 1).
L'ió $X^{+}$ ha perdut 1 electró: 19 protons, 20 neutrons i 18 electrons, amb distribució 2, 8, 8.
Z = 19 és el potassi (K), un metall alcalí.

El sodi té 1 electró a l'última capa; en perdre'l queda amb 2, 8 (com el neó) i es converteix en Na⁺.
El clor té 7 electrons a l'última capa; en guanyar-ne un en té 8 (2, 8, 8, com l'argó) i es converteix en Cl^-.
Els ions de signe contrari s'atreuen (enllaç iònic). Com que les càrregues +1 i -1 es compensen, la proporció és 1 a 1: NaCl.

A és iònic: té un punt de fusió alt perquè les atraccions entre ions són forts i només condueix quan els ions es poden moure (fos o dissolt).
B és covalent molecular: les forces entre molècules són febles (punt de fusió baix) i no té ions ni electrons lliures, així que no condueix.

La majoria de les partícules travessaven la làmina sense desviar-se, unes quantes es desviaven i molt poques rebotaven.
Conclusions: l'àtom és gairebé buit (per això passen la majoria); té un nucli molt petit, dens i amb càrrega positiva (les que reboten o es desvien són repel·lides per ell), i els electrons giren al voltant, a l'escorça.

L'afirmació és falsa: és al revés. Els isòtops d'un mateix element tenen el mateix nombre de protons (el mateix Z, perquè són el mateix element) i diferent nombre de neutrons (diferent A).
Exemple: el clor-35 i el clor-37 tenen 17 protons, però 18 i 20 neutrons respectivament.

Z = nombre de protons = 13.
A = protons + neutrons = 13 + 14 = 27.
Càrrega = 13 - 10 = +3, per tant és un catió.
És l'ió alumini, Al³⁺ (amb 10 electrons, distribució 2, 8).

La massa atòmica mitjana és la mitjana ponderada segons l'abundància:
M = 0,75 · 35 + 0,25 · 37 = 26,25 + 9,25 = 35,5.
Per això la massa del clor a la taula periòdica és 35,5 i no un nombre enter.

Nombre d'electrons = 2 + 8 + 2 = 12, per tant Z = 12 (magnesi).
Té 3 capes, per tant és al període 3, i 2 electrons a l'última capa, per tant és al grup 2. És un metall.
Cedirà 2 electrons i formarà l'ió Mg²⁺. El clor (2, 8, 7) forma Cl^-, per tant calen 2 Cl^- per cada Mg²⁺: MgCl₂.

KBr: iònic (metall + no-metall).
CH₄: covalent (dos no-metalls que comparteixen electrons).
Fe: metàl·lic (àtoms d'un mateix metall).
O₂: covalent (dos àtoms de no-metall que comparteixen electrons).
CaO: iònic (metall + no-metall).