El canvi de la matèria/L'àtom

L'àtom

del llibre El canvi de la matèria

La matèria que ens envolta està formada per unes partícules molt petites anomenades àtoms.Els àtoms tenen una mida tan petita que és impossible veure’ls, fins i tot amb els microscopis lluminosos més potents. Les principals característiques dels àtoms són:

Els àtoms d’un element químic qualsevol són iguals entre ells i diferents dels àtoms d’altres elements.
Els àtoms dels diferents elements químics es combinen entre ells per formar agrupacions més grans, les molècules, que són les partícules que formen els compostos químics.
L’àtom té dues parts: el nucli i l’escorça.
El nucli és molt petit respecte de l’àtom. En comparació amb tot l’àtom, el nucli és com un cigró en comparació amb un estadi de futbol. És per això que podem dir que l’àtom és pràcticament buit.
Al nucli hi ha dos tipus de partícules: els protons i els neutrons.
Els protons són partícules amb càrrega positiva.
Els neutrons són partícules neutres, és a dir, sense càrrega elèctrica.
A l’escorça hi ha els electrons.
Els electrons són partícules amb càrrega negativa.

El nombre de protons d’un àtom és igual al d’electrons, la qual cosa fa que l’àtom sigui neutre. La massa del protó és semblant a la del neutró. Dins dels àtoms, els electrons giren descrivint òrbites al voltant del nucli. Les òrbites o nivells d’energia es =representen per la lletra n i prenen valors enters: n = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, ... A cada òrbita (n) pot haver-hi un nombre màxim d’electrons(N). Aquest nombre ve donat per la següent expressió:

N = 2n

^{2}

1r nivell n = 2·1

^{2}

= 2 electrons

2n nivell n = 2·2

^{2}

=8 electrons

3r nivell n = 2·3

^{2}

=18 electrons

4t nivell n = 2·4

^{2}

= 32 electrons

Elements químics

Els elements químics són substàncies pures que no es poden descompondre en altres substàncies més simples. La part més petita que podem tenir d’un element químic que continua mantenint totes les propietats de l’element és un àtom de l’element. Cada element es representa universalment mitjançant un símbol, que consisteix en una o dues lletres del seu nom. A la taula següent hi ha alguns elements químics i els seus símbols.

Nom de l'element	Símbol	Nom de l'element	Símbol
Alumini	Al	Brom	Br
Calci	Ca	Carboni	C
Clor	Cl	Coure	Cu
Ferro	Fe	Hidrogen	H
Mercuri	Hg	Nitrogen	N
Or	Au	Oxigen	O
Sodi	Na	Potassi	K

Alguns elements químics es troben en la natura en estat lliure, però la majoria es troben combinats amb altres elements formant els compostos químics. Els compostos químics els representem amb fórmules. En les fórmules hi ha els símbols dels elements que formen el compost. Per exemple, el ferro, sobretot quan està humit, es combina amb l’oxigen donant òxid de ferro ( $Fe_{2}O_{3}$ ). L’òxid de ferro no és un element químic, sinó que és un compost químic ja que conté dos elements químics: el ferro (Fe) i l’oxigen (O).

El nombre atòmic i el nombre màssic

El nombre atòmic és el nombre de protons que té un àtom en el nucli. Tots els àtoms d’un mateix element químic tenen igual nombre de protons en el nucli, per tant, tenen igual nombre atòmic. El nombre atòmic es epresenta amb la lletra Z. El nombre atòmic coincideix també amb el nombre d’electrons de l’àtom. L’àtom,per tant, té igual nombre de protons que d’electrons, la qual cosa justifica que sigui neutre. El nombre màssic és la suma del nombre de protons, que representem amb la lletra Z, més el nombre de neutrons que representem amb la lletra N. El nombre màssic es representa amb la lletra A. A = Z + N Els nombres atòmic i màssic d’un element s'expressen de la següent manera: $X_{Z}^{A}$

X representa el símbol de l’element químic.
A el nombre màssic.
Z el nombre atòmic.

Isòtops

Anomenem isòtops a dos o més àtoms d’un mateix element químic que tenen diferent nombre màssic, és a dir, diferent nombre de neutrons.

Massa atòmica i molecular

La unitat de massa atòmica es representa amb la lletra u i equival aproximadament al pes d'un protó o un neutró. Una unitat atòmica equival a $1,66*10^{-27}$ kg.

Massa molecular

La massa molecular és la massa d'una molècula, que és la suma de les masses atòmiques dels àtoms que la integren.

Mol d'àtoms i de molècules.

S'anomena mol d'àtoms al pes que hi ha en $6,023*10^{23}$ àtoms. El valor numèric de la massa d'un àtom expressat en unitats de massa atòmica coincideix amb la del mol d'àtoms expressat en grams.

Ions

Els ions són àtoms que han perdut o guanyat electrons. Hi ha dos tipus d’ions: cations i anions. Un catió és un àtom que ha perdut un o més electrons i ha quedat carregat positivament. Un catió és un ió positiu. Els cations es simbolitzen afegint un signe positiu per cada electró perdut al símbol de l’element. El signe positiu es posa en forma de superíndex. Per exemple: Li $^{+}$ correspon al catió liti. El catió Li $^{+}$ s’ha format a partir d’un àtom de liti que ha perdut un electró. Ca $^{2+}$ correspon al catió calci. El catió Ca $^{2+}$ s’ha format a partir d’un àtom de calci que ha perdut dos electrons. Un anió és un àtom que ha guanyat un o més electrons i ha quedat carregat negativament. Un anió és un ió negatiu. Els anions es simbolitzen afegint un signe negatiu per cada electró guanyat al símbol de l’element. El signe negatiu es posa en forma de superíndex. Per exemple: $Cl^{-}$ correspon a l’anió clorur. L’anió $Cl^{-}$ s’ha format a partir d’un àtom de clor que ha guanyat un electró.