Tornar a la portadaFísica i Química · 4t ESO A · Canviar d'assignatura
Començar gratis
ESO 4tA · Física i Química
La matèria · L'estructura electrònica

La configuració electrònica

El neó d'un cartell lluminós no reacciona amb res; el sodi de la sal, en canvi, és tan reactiu que crema en contacte amb l'aigua. La diferència no és al nucli: és en com tenen col·locats els electrons al voltant d'ell.

Et convé dominar: Partícules subatòmiques i isòtops (2n d'ESO)
Et convé dominar: Els models atòmics (de Dalton a Bohr) (2n d'ESO)

Nivells, subnivells i orbitals

En escalfar diferents sals en una flama, el sodi emet una intensa llum groga i el coure una llum verda brillant, desprenent només colors exactes en lloc d'un arc de Sant Martí continu: per què els electrons de cada àtom només poden intercanviar paquets fixos d'energia i no qualsevol quantitat?

Esquema concèntric dels nivells d'energia n=1, n=2 i n=3 al voltant del nucli amb els seus subnivells i capacitats electròniques màximes. n=1: només 1s (màx. 2 e⁻) n=2: 2s i 2p (màx. 8 e⁻) n=3: 3s, 3p i 3d (màx. 18 e⁻)
Practica★☆☆Sense començar
El Sol està fet sobretot d'hidrogen ($Z = 1$) i els globus que suren a les fires s'omplen amb heli ($Z = 2$). Escriu la configuració electrònica de cada element i indica…

El Sol està fet sobretot d'hidrogen ($Z = 1$) i els globus que suren a les fires s'omplen amb heli ($Z = 2$). Escriu la configuració electrònica de cada element i indica en quin subnivell es troben els seus electrons.

Resoldre
Practica★☆☆Sense començar
En el model de Bohr, els electrons seguien òrbites exactes al voltant del nucli, com els planetes al voltant del Sol. Avui el model quàntic parla d'orbitals. La figura…

En el model de Bohr, els electrons seguien òrbites exactes al voltant del nucli, com els planetes al voltant del Sol. Avui el model quàntic parla d'orbitals. La figura compara els dos models.

model de Bohr òrbita exacta model quàntic zona més probable

Explica amb les teves paraules què és un orbital i en què es diferencia d'una òrbita del model de Bohr.

Resoldre

El diagrama d'energia i l'ordre d'ompliment

Els electrons no omplen els subnivells en l'ordre «1s, després 2s, després 2p, després 3s, després 3p, després 3d...». A partir del nivell $3$, el subnivell $4s$ té menys energia que el $3d$, de manera que s'omple abans.

Diagrama de Möller: taula de subnivells 1s a 4p amb fletxes diagonals que indiquen l'ordre d'ompliment, de menor a major energia; el 4s s'omple abans que el 3d. 1s 2s2p 3s3p3d 4s4p ① ②③ ④⑤⑦ ⑥⑧ el 4s (menys energia) s'omple abans que el 3d Ordre: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p Energia creixent ↓
Practica★☆☆Sense començar
Cada orbital pot allotjar com a màxim $2$ electrons. Un subnivell $s$ té un únic orbital i un subnivell $p$ té $3$ orbitals, com es mostra a la figura. Calcula quants…

Cada orbital pot allotjar com a màxim $2$ electrons. Un subnivell $s$ té un únic orbital i un subnivell $p$ té $3$ orbitals, com es mostra a la figura.

subnivell s 1 orbital ? electrons subnivell p 3 orbitals ? electrons

Calcula quants electrons caben com a màxim en un subnivell $s$ i quants en un subnivell $p$.

Resoldre
Practica★★☆Sense començar
El clor ($Z = 17$) s'utilitza per desinfectar l'aigua de les piscines. a) Escriu la seva configuració electrònica. b) Indica quants electrons de valència té i quants li…

El clor ($Z = 17$) s'utilitza per desinfectar l'aigua de les piscines.

  1. a) Escriu la seva configuració electrònica.
  2. b) Indica quants electrons de valència té i quants li falten per completar el seu últim nivell.
Resoldre

Escriure la configuració electrònica

Mou el control lliscant d'electrons de l'interactiu i comprova que, quan coincideix amb els protons, l'àtom és neutre: aquests electrons són els que cal repartir en subnivells.

Practica★★☆Sense començar
Entre els dos vidres de moltes finestres de doble vidre es tanca argó ($Z = 18$), un gas que pràcticament no reacciona amb res. a) Escriu la seva configuració…

Entre els dos vidres de moltes finestres de doble vidre es tanca argó ($Z = 18$), un gas que pràcticament no reacciona amb res.

  1. a) Escriu la seva configuració electrònica.
  2. b) Explica, observant el seu últim nivell, per què l'argó és tan poc reactiu.
Resoldre
Practica★★☆Sense començar
El potassi ($Z = 19$) dels plàtans té un electró més que l'argó. Segons el diagrama de Moeller, quan el subnivell $3p$ està ple es comença a ocupar el $4s$, que té menys…

El potassi ($Z = 19$) dels plàtans té un electró més que l'argó. Segons el diagrama de Moeller, quan el subnivell $3p$ està ple es comença a ocupar el $4s$, que té menys energia que el $3d$, com es mostra a la figura.

energia 3d buit 4s últim electró 3p ple
  1. a) Escriu la configuració electrònica del potassi.
  2. b) Indica en quin subnivell es troba el seu electró de valència.
Resoldre
Practica★★★Sense començar
En l'electrònica de mòbils i ordinadors s'utilitza una ceràmica molt resistent a la calor, el nitrur d'alumini, format per ions $\text{Al}^{3+}$ i ions $\text{N}^{3-}$…

En l'electrònica de mòbils i ordinadors s'utilitza una ceràmica molt resistent a la calor, el nitrur d'alumini, format per ions $\text{Al}^{3+}$ i ions $\text{N}^{3-}$ ($Z$: Al = 13, N = 7), com es mostra a la figura.

Al 3+ Al 13 protons electrons: ? ⇔ mateix nombre d'electrons N 3− N 7 protons electrons: ?
  1. a) Escriu la configuració electrònica de cadascun dels dos ions.
  2. b) Comprova que tots dos tenen el mateix nombre d'electrons (es diu que són isoelectrònics).
  3. c) Explica per què, tenint els mateixos electrons, un té càrrega $3+$ i l'altre càrrega $3-$ (pensa en els protons de cada nucli).
Resoldre

Electrons de valència

Configuració electrònica del clor per nivells d'energia: n=1 amb 2 electrons, n=2 amb 8 i n=3 amb 7, que són els electrons de valència. Cl (Z = 17): 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵ n = 1 1s² 2 e⁻ n = 2 2s² 2p⁶ 8 e⁻ n = 3 3s² 3p⁵ 7 e⁻ últim nivell ocupat: n = 3 3s² 3p⁵ → 2 + 5 = 7 electrons de valència
Practica★★☆Sense començar
El calci ($Z = 20$) és el mineral dels ossos i dels esculls de corall. a) Escriu la seva configuració electrònica. b) Quants electrons de valència té?

El calci ($Z = 20$) és el mineral dels ossos i dels esculls de corall.

  1. a) Escriu la seva configuració electrònica.
  2. b) Quants electrons de valència té?
Resoldre
Practica★★★Sense començar
La configuració electrònica d'un element acaba en $3p^5$. a) Escriu la seva configuració completa i dedueix el seu nombre atòmic. b) Quants electrons li falten per…

La configuració electrònica d'un element acaba en $3p^5$.

  1. a) Escriu la seva configuració completa i dedueix el seu nombre atòmic.
  2. b) Quants electrons li falten per completar el nivell $3$ (inclosos els seus orbitals $3d$)?
  3. c) Prediu l'ió més probable que formarà aquest element i escriu la configuració d'aquest ió.
Resoldre
Practica★★★Sense començar
Alguns antiàcids de farmàcia contenen òxid de magnesi, $\text{MgO}$, format per ions $\text{Mg}^{2+}$ i ions $\text{O}^{2-}$ ($Z$: Mg = 12, O = 8). a) Escriu la…

Alguns antiàcids de farmàcia contenen òxid de magnesi, $\text{MgO}$, format per ions $\text{Mg}^{2+}$ i ions $\text{O}^{2-}$ ($Z$: Mg = 12, O = 8).

  1. a) Escriu la configuració electrònica de cada ió.
  2. b) Comprova que els dos ions tenen el mateix nombre d'electrons.
  3. c) A partir de les configuracions dels àtoms neutres, explica per què al magnesi li «convé» perdre $2$ electrons i a l'oxigen guanyar-ne $2$.
Resoldre

De l'enllaç a les propietats de les substàncies

Substància Estructura Propietat explicada
NaCl Xarxa d'ions No condueix sòlid; fos o dissolt sí, perquè els ions es poden moure.
Coure Xarxa metàl·lica Els seus electrons mòbils condueixen l'electricitat.
Diamant Xarxa covalent Molt dur: enllaços forts en totes les direccions.
Aigua Molècules Canvia d'estat vencent les forces entre molècules.

No totes les sals són solubles en aigua. Una substància molecular també pot formar ions en dissoldre's, com l'HCl. Per investigar la conductivitat, fes servir dades o un muntatge escolar de baixa tensió supervisat; mai la xarxa domèstica.

L'esquema relaciona les idees principals:

Tres models d'enllaç: xarxa d'ions positius i negatius alternats, molècula d'aigua amb parells compartits i parells lliures, i xarxa metàl·lica de cations envoltats d'electrons deslocalitzats. Ions − + − + − + − + − atracció Covalent O H H parells Metall + + + + + + + + + + + + + + electrons

Torna al principi: el neó ($Z = 10$) té la seva última capa completa amb 8 electrons de valència ($2s^2\ 2p^6$), cosa que li confereix una estabilitat química insuperable; en canvi, el sodi ($Z = 11$, acabat en $3s^1$) té un únic electró de valència molt exposat que cedeix violentament en contacte amb l'aigua.

Resum

Veure tots els exercicis d'aquest apartat