Nuclis i electrons, com a components
de les molècules, són els protagonistes de les reaccions químiques.
Per exemple, en les reaccions redox, un electró es transfereix d’una
molècula a una altra.
1.1 Introducció
|1⟩ Entendre la química requereix entendre el comportament de nuclis i d’electrons.
|2⟩ L’estudi dels nuclis i dels electrons ha de fer-se mitjançant la mecànica quàntica.
|2.1⟩ La mecànica és la branca de la física que estudia el moviment del cossos.
|2.2⟩ Els cossos macroscòpics poden estudiar-se mitjançant la mecànica clàssica.
Per a estudiar el moviment dels
cossos macroscòpics, com ara una pilota de futbol o un planeta, hom pot
utilitzar la mecànica clàssica, els fonaments de la qual són les Lleis del moviment de Newton.
|2.3⟩ Els cossos microscòpics han d’estudiar-se mitjançant la mecànica quàntica.
La mecànica clàssica dona resultats
incorrectes quan s’aplica a nuclis i, sobretot, a electrons. Per a
estudiar el moviment de nuclis i electrons amb exactitud cal emprar la mecànica
quàntica.
|3⟩ Un exemple: la mecànica quàntica és necessària per a entendre la taula periòdica.
Figura 1.1: Taula periòdica dels
elements.
|3.1⟩ La taula periòdica és el descobriment més important de la química.
commons.wikimedia
|
| Dmitri Mendeleev |
La taula periòdica del elements, descoberta per Dmitri
Mendeleev, és probablement el descobriment més important de la
química.
|3.2⟩ Els elements d’un grup s’assemblen molt.
La utilitat de la taula periòdica
rau en el fet que els elements d’un grup (columna) tenen propietats químiques molt semblants, cosa
que facilita força l’estudi de la química.
|3.3⟩ La configuració electrònica d’un element determina a quin grup pertany.
L’assignació d’un element al seu
grup es fa mitjançant la seua configuració electrònica. Per
exemple, la configuració electrònica dels elements del grup dels metalls
alcalins és la següent:
| … | … |
Veiem que tots tenen la subcapa més externa del
tipus .
|3.4⟩ La configuració electrònica requereix conceptes mecanoquàntics.
Conceptes que pertanyen a la
mecànica quàntica i sense cap equivalent en mecànica clàssica, com ara els
nombres quàntics o el principi d’exclusió de
Pauli, són imprescindibles per a obtindre la configuració
electrònica d’un element.
No es pot entendre la taula periòdica sense la mecànica
quàntica. Tampoc la química.