1r BATXILLERAT 1r BATXILLERAT

L’ESTRUCTURA DE L’ESTRUCTURA DE LA MATÈRIA.LA MATÈRIA.

SISTEMA SISTEMA PERIÒDIC.PERIÒDIC.

AVANTGUARDA A LA AVANTGUARDA A LA RECERCA CIENTÍFICARECERCA CIENTÍFICA

Una de les teories científiques més Una de les teories científiques més innovadores i actuals que intenta explicar innovadores i actuals que intenta explicar com funciona l’Univers al qual vivim és: com funciona l’Univers al qual vivim és:

LA TEORIA DE CORDESLA TEORIA DE CORDES

TEORIA DE CORDESTEORIA DE CORDES Aquesta teoria proposa que la part més Aquesta teoria proposa que la part més

petita en la què es pot subdividir qualsevol petita en la què es pot subdividir qualsevol part de l’Univers és una “corda” que pot part de l’Univers és una “corda” que pot tenir el següent aspecte:tenir el següent aspecte:

ESPAIESPAI -- TEMPSTEMPS De manera que, si poguèssim mirar amb De manera que, si poguèssim mirar amb

un microscopi molt potent (tant que un microscopi molt potent (tant que encara no s’ha pogut fabricar), l’espai i el encara no s’ha pogut fabricar), l’espai i el temps que percibim seria així:temps que percibim seria així:

TOTES LES CORDES TOTES LES CORDES VIBRENVIBREN

Aquestes cordes vibren com ho fan les Aquestes cordes vibren com ho fan les d’una guitarra…d’una guitarra…

i, en lloc de manifestar-se en forma de i, en lloc de manifestar-se en forma de diferents tipus de sons, es manifesten en diferents tipus de sons, es manifesten en forma de:forma de:

FORÇAFORÇA ENERGIA ENERGIA MATÈRIAMATÈRIA

FORÇA:FORÇA:

- Es produeix com intercanvi de partícules:- Es produeix com intercanvi de partícules:

FORÇA GRAVITATÒRIAFORÇA GRAVITATÒRIA

FORÇA ELECTROMAGNÈTICAFORÇA ELECTROMAGNÈTICA

FORÇA NUCLEAR FORTAFORÇA NUCLEAR FORTA

FORÇA NUCLEAR DÈBILFORÇA NUCLEAR DÈBIL

ENERGIAENERGIA

E. ELÈCTRICA E. ELÈCTRICA

E. POTENCIALE. POTENCIAL

CINÈTICACINÈTICA

CALORÍFICACALORÍFICA

MATÈRIAMATÈRIA

És tot allò que té massa i ocupa un volum.És tot allò que té massa i ocupa un volum.

D’aquest aspecte ens ocuparem D’aquest aspecte ens ocuparem aquest curs.aquest curs.

COM S’ORGANITZA LA COM S’ORGANITZA LA MATÈRIA?MATÈRIA?

Segons la manera com vibren aquestes Segons la manera com vibren aquestes cordes apareixen diferents tipus de cordes apareixen diferents tipus de partícules.partícules.

Les més importants i estables són:Les més importants i estables són:

QUARKSQUARKS ELECTRONSELECTRONS

Aquestes partícules s’uneixen formant els:Aquestes partícules s’uneixen formant els:

ÀTOMSÀTOMSFormats per:Formats per:- Nucli: - Nucli: - PROTONSPROTONS : formats per 3 quarks:: formats per 3 quarks:

(2 ups i 1 down)(2 ups i 1 down) - - NEUTRONSNEUTRONS : formats per 3 quarks:: formats per 3 quarks:

(2 down i 1 up)(2 down i 1 up)

-ESCORÇA: - -ESCORÇA: - ELECTRONSELECTRONS

Els àtoms s’uneixen formant:Els àtoms s’uneixen formant: MOLÈCULESMOLÈCULES

XARXES CRISTAL·LINESXARXES CRISTAL·LINES

Amb aquestes Amb aquestes combinacions d’àtoms…combinacions d’àtoms…

Es formen totes les substàncies que Es formen totes les substàncies que coneixem, tant:coneixem, tant:- Les - Les naturalsnaturals: :

- Com les - Com les artificialsartificials::

MODELS ATÒMICSMODELS ATÒMICS L’home sempre ha intentat explicar la L’home sempre ha intentat explicar la

naturalesa…naturalesa… Al llarg de la Història va a proposar Al llarg de la Història va a proposar

diferents models per explicar com estaven diferents models per explicar com estaven formades totes les substàncies formades totes les substàncies materials… materials…

DEMÒCRITDEMÒCRIT ((460 a.c. – 370 a.c)460 a.c. – 370 a.c)

Va esser un filòsof grec que va pensar Va esser un filòsof grec que va pensar que la matèria podia estar formada per que la matèria podia estar formada per

unes partícules petites que va anomenar unes partícules petites que va anomenar ÀTOMS ÀTOMS

(en grec antic significa: indivisible)(en grec antic significa: indivisible)

DALTONDALTON(1808)(1808)

Explica la combinació de diferents tipus Explica la combinació de diferents tipus d’àtoms en proporcions fixes.d’àtoms en proporcions fixes.

THOMSONTHOMSON18971897

Descobriment de l’electró.Descobriment de l’electró.

Experiment:Experiment: Tubs de descàrrega:Tubs de descàrrega:

Raigs catòdics: Propietat de tota la matèriaRaigs catòdics: Propietat de tota la matèria

RUTHERFORDRUTHERFORD19111911

Descobriment del protóDescobriment del protó

Experiment:Experiment: Bombardeig d’una làmina d’or mitjançant Bombardeig d’una làmina d’or mitjançant

partícules partícules ααlfa:lfa:

La matèria està buidaLa matèria està buida

BOHRBOHR19131913

Descobriment dels nivells d’energia on es situen els Descobriment dels nivells d’energia on es situen els electrons:electrons:

L’electró, dins l’àtom, pot adoptar només els nivells L’electró, dins l’àtom, pot adoptar només els nivells d’energia que corresponen a estats estacionarisd’energia que corresponen a estats estacionaris

E = -k/nE = -k/n22

Experiment:Experiment: Espectres atòmics:Espectres atòmics:

Les Les línies espectralslínies espectrals corresponen als diferents trànsits corresponen als diferents trànsits electrònics entre els distints nivells energètics, limitats electrònics entre els distints nivells energètics, limitats pels valors de n.pels valors de n.

PLANCKPLANCK19001900

QUANTUMSQUANTUMS Els electrons absorbeixen o s’emeten Els electrons absorbeixen o s’emeten

l’energia electromagnètica de la llum en l’energia electromagnètica de la llum en petits paquets anomenats petits paquets anomenats quantums.quantums.

E = h·fE = h·f

Constant de Plank h = 6,6261·10Constant de Plank h = 6,6261·10 -34-34 J·s J·s

LA LLUMLA LLUM La llum es comporta de dues maneres:La llum es comporta de dues maneres:-Com si fos matèria: -Com si fos matèria: Naturalesa Naturalesa

corpuscularcorpuscular..(Proposada per Newton i Einstein)(Proposada per Newton i Einstein)

- Com si fos energia transportada en una Com si fos energia transportada en una ona: ona: Naturalesa ondulatòriaNaturalesa ondulatòria..

(Proposada per Huygens i Maxwell)(Proposada per Huygens i Maxwell)

Naturalesa electromagnètica de la Naturalesa electromagnètica de la llumllum

És una ona autogenerada per variacions És una ona autogenerada per variacions de camps elèctrics i magnètics que de camps elèctrics i magnètics que viatgen a la velocitat de la llum viatgen a la velocitat de la llum “c = 3·108 “c = 3·108 m·s-1”m·s-1”

ESPECTRE ELECTROMAGNÈTICESPECTRE ELECTROMAGNÈTIC

MECÀNICO-QUÀNTICMECÀNICO-QUÀNTIC(actual)(actual)

PARTÍCULESPARTÍCULES(símbol)(símbol)

MASSAMASSA(u)(u)

CÀRREGACÀRREGA

PROTÓPROTÓ(p(p++))

11 ++

NEUTRÓNEUTRÓ(n(n00))

11 00

ELECTRÓELECTRÓ(e(e--))

1/20001/2000 --

NUCLINUCLI

Nombre atòmic Nombre atòmic Z = pZ = p++

Nombre màssic Nombre màssic A = pA = p++ + n + n00

ELECTRONSELECTRONSDe BroglieDe Broglie

19241924

Els electrons es troben a uns espais (amb Els electrons es troben a uns espais (amb diferents formes) al voltant del nucli diferents formes) al voltant del nucli anomenats:anomenats:

ORBITALS ATÒMICSORBITALS ATÒMICSOn hi ha una alta probabilitat de trobar On hi ha una alta probabilitat de trobar

l’electró.l’electró.

PRINCIPI PRINCIPI D’INCERTESAD’INCERTESA

HEISENBERGHEISENBERG19271927

És impossible determinar simultàniament i És impossible determinar simultàniament i amb total exactitud el valor de la posició i amb total exactitud el valor de la posició i la velocitat d’una partícula quan s’estudia la velocitat d’una partícula quan s’estudia el seu comportament.el seu comportament.

Δx·Δp ≥ h/4Δx·Δp ≥ h/4ππ ““El El fet de mesurarfet de mesurar implica una alteració en implica una alteració en

el moviment de la partícula”el moviment de la partícula”

ORBITALS ATÒMICSORBITALS ATÒMICS

N’hi ha quatre tipus: N’hi ha quatre tipus: s, p, d, fs, p, d, f (Per recordar-los: “sopa de fideus”)(Per recordar-los: “sopa de fideus”)

De “De “ss” només n’hi ha ” només n’hi ha 11 De “De “pp” n’hi ha ” n’hi ha 33 De “De “dd” n’hi ha ” n’hi ha 55 De “De “ff” n’hi ha ” n’hi ha 77

ORBITALS ORBITALS ATÒMICSATÒMICS

ff

dd

pp

ss

Dins cada orbital només pot haver-hi 2 eDins cada orbital només pot haver-hi 2 e --

Per tant:Per tant:- Dins els orbitals “Dins els orbitals “ss ” hi caben: 2 x 1 = ” hi caben: 2 x 1 = 22- Dins els orbitals “Dins els orbitals “pp ” hi caben: 2 x 3 = ” hi caben: 2 x 3 = 66- Dins els orbitals “Dins els orbitals “dd ” hi caben: 2 x 5 = ” hi caben: 2 x 5 = 1010- Dins els orbitals “Dins els orbitals “ff ” hi caben: 2 x 7 = ” hi caben: 2 x 7 = 1414Per saber com es col·loquen s’utilitza el ...Per saber com es col·loquen s’utilitza el ...

DIAGRAMA DE DIAGRAMA DE MÖELLERMÖELLER

NOMBRES QUÀNTICSNOMBRES QUÀNTICS(n,l,m(n,l,mll,m,mss))

L’ÀTOM ÉS L’ÀTOM ÉS ELECTRICAMENT ELECTRICAMENT

NEUTRENEUTRE L’àtom normalment té el mateix nombre L’àtom normalment té el mateix nombre

de protons que electrons, per tant, el de protons que electrons, per tant, el nombre de càrregues positives es igual al nombre de càrregues positives es igual al de negatives i així l’àtom és electricament de negatives i així l’àtom és electricament neutre.neutre.

+ = -+ = -

Però potser l’àtom perdi o guanyi Però potser l’àtom perdi o guanyi electrons quedant carregat, així electrons quedant carregat, així s’anomena: s’anomena: IÓIÓ ..

Si perd electrons llavors hi ha més protons Si perd electrons llavors hi ha més protons que electrons i així l’àtom està carregat que electrons i així l’àtom està carregat positivament i s’anomena: positivament i s’anomena: CATIÓCATIÓ ..

Si guanya electrons llavors hi ha més Si guanya electrons llavors hi ha més electrons que protons, l’àtom queda electrons que protons, l’àtom queda carregat negativament i s’anomena: carregat negativament i s’anomena: ANIÓANIÓ ..

Rosa Mª Rodríguez García-CaroRosa Mª Rodríguez García-Caro

Departament de física i químicaDepartament de física i química

IES ALCÚDIAIES ALCÚDIA

MALLORCAMALLORCA