Estructura de la matèria

Explicació de com sorgeix la matèria a l'univers

1. 1r BATXILLERAT 1r BATXILLERAT
L’ESTRUCTURA DE L’ESTRUCTURA DE
LA MATÈRIA.LA MATÈRIA.
SISTEMA SISTEMA
PERIÒDIC.PERIÒDIC.

2. 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

3. 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:

4. 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:

5. 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…

6. 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

7. FORÇA:FORÇA:
- Es produeix com intercanvi de partícules:- Es produeix com intercanvi de partícules:

8. FORÇA GRAVITATÒRIAFORÇA GRAVITATÒRIA
FORÇA ELECTROMAGNÈTICAFORÇA ELECTROMAGNÈTICA

9. FORÇA NUCLEAR FORTAFORÇA NUCLEAR FORTA
FORÇA NUCLEAR DÈBILFORÇA NUCLEAR DÈBIL

10. ENERGIAENERGIA
E. ELÈCTRICA E. ELÈCTRICA
E. POTENCIALE. POTENCIAL
CINÈTICACINÈTICA
CALORÍFICACALORÍFICA

11. 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.

12. 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:

13. ÀTOMSÀTOMS
Formats 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

14. Els àtoms s’uneixen formant:Els àtoms s’uneixen formant:
MOLÈCULESMOLÈCULES
XARXES CRISTAL·LINESXARXES CRISTAL·LINES

15. 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::

16. 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…

17. 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)

18. 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.

19. THOMSONTHOMSON
18971897
Descobriment de l’electró.Descobriment de l’electró.

20. Experiment:Experiment:
Tubs de descàrrega:Tubs de descàrrega:
Raigs catòdics: Propietat de tota la matèriaRaigs catòdics: Propietat de tota la matèria

21. RUTHERFORDRUTHERFORD
19111911
Descobriment del protóDescobriment del protó

22. 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

23. BOHRBOHR
19131913
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/n
22

24. 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.

25. PLANCKPLANCK
19001900
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

26. 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)

27. 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

28. MECÀNICO-QUÀNTICMECÀNICO-QUÀNTIC
(actual)(actual)
PARTÍCULESPARTÍCULES
(símbol)(símbol)
MASSAMASSA
(u)(u)
CÀRREGACÀRREGA
PROTÓPROTÓ
(p(p
++
))
11 ++
NEUTRÓNEUTRÓ
(n(n
00
))
11 00
ELECTRÓELECTRÓ
(e(e
--
))
1/20001/2000 --

29. NUCLINUCLI
Nombre atòmic Nombre atòmic
Z = pZ = p
++

Nombre màssic Nombre màssic
A = pA = p
++
+ n + n
00

30. ELECTRONSELECTRONS
De 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 ATÒMICS
On hi ha una alta probabilitat de trobar On hi ha una alta probabilitat de trobar
l’electró.l’electró.

31. PRINCIPI PRINCIPI
D’INCERTESAD’INCERTESA
HEISENBERGHEISENBERG
19271927
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”

32. 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

33. ORBITALS ORBITALS
ATÒMICSATÒMICS
ff
dd
pp
ss

34. 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 = 1414
Per saber com es col·loquen s’utilitza el ...Per saber com es col·loquen s’utilitza el ...

35. DIAGRAMA DE DIAGRAMA DE
MÖELLERMÖELLER

36. NOMBRES QUÀNTICSNOMBRES QUÀNTICS
(n,l,m(n,l,m
ll,m,m
ss))

37. 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.
+ = -+ = -

38. 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 ..

39. Rosa Mª Rodríguez García-CaroRosa Mª Rodríguez García-Caro

Departament de física i químicaDepartament de física i química
IES ALCÚDIAIES ALCÚDIA
MALLORCAMALLORCA